O diabetes mellitus (DM) é um importante problema de saúde pública em todo o mundo, já tendo atingido 12 milhões de brasileiros, podendo ser classificado como tipo 1 ou tipo 2, de acordo com a sua etiologia. Em ambos os casos o resultado final é a hiperglicemia¸ que por sua toxicidade promove o surgimento de comorbidades, como doenças cardiovasculares, retinopatia, nefropatia e neuropatia periférica. A toxicidade da hiperglicemia é mediada pela produção de espécies reativas, promovendo aumento do estresse oxidativo. Embora a retina, os rins e os nervos periféricos sejam os tecidos mais sensíveis à hiperglicemia, inúmeros outros órgãos e tecidos também são afetados pela mesma, tais como fígado¸ músculo esquelético, pâncreas, vasos sanguíneos e até o mesmo o cérebro. Uma vez que os maiores efeitos deletérios do excesso de glicose são mediados por estresse oxidativo a busca por novos compostos e moléculas antioxidantes que sirvam como opção terapêutica ou adjuvante para o DM é foco de inúmeros trabalhos científicos da atualidade. Grande parte direciona-se à compostos bioativos presentes em plantas e alimentos, chamados de fitoquímicos. Alguns fitoquímicos já demonstraram atenuar alterações do DM, retardá-lo e até mesmo preveni-lo enquanto outros ainda estão sendo avaliados. O sulforafano (SFN) é um destes fitoquímicos; trata-se de um glicosídeo sulfurado presente em vegetais crucíferos, com alta capacidade antioxidante, indutor de enzimas de fase 2. Em razão de suas características, o objetivo desta tese foi avaliar os efeitos do SFN em dois modelos de indução de DM (por dieta e por estreptozotocina) e também sobre parâmetros metabólicos do sistema nervoso central de ratos. No modelo por dieta hiperpalatável os animais foram tratados concomitantemente com 1mg/kg de SFN, via gavagem diária durante 4 meses, para testar seu efeito na prevenção da resistência à insulina. Os animais tratados com o fitoquímico tornaram-se mais hiperglicêmicos e houve uma tendência à diminuição da expressão do transportador de glicose 3 (GLUT-3) no córtex e no hipotálamo dos mesmos, embora perfil lipídico, provas de função hepática e renal não tenham sido afetados. Em decorrência das alterações na glicemia e na expressão do GLUT 3 dois novos estudos foram desenhados. Um deles objetivou caracterizar os efeitos de uma curva de concentração de SFN (0 a 10 M) sobre a viabilidade celular, produção de CO2, síntese proteica e lipídica em córtex cerebral de ratos jovens e adultos. Nenhuma alteração na viabilidade foi encontrada, entretanto os valores mais baixos da curva (0,25 and 0,5 M) aumentaram a oxidação de leucina e a síntese proteica nos animais jovens, enquanto as concentrações mais altas (5 e 10 M) diminuíram estes mesmos parâmetros. Nenhuma alteração pode foi observada no córtex cerebral de animais adultos. A partir das alterações apresentadas pelos animais jovens também avaliamos neste trabalho de caracterização a atividade das enzimas Na+,K+-ATPase e glutamina sintetase, além da produção de radicais livres por oxidação de DCFH e pudemos constatar que as concentrações de SFN 5 e 10 M aumentaram a atividade da Na+,K+-ATPase e tem uma tendência a aumentar a glutamina sintetase e a produção de radicais livres, o que não ocorre nas concentrações 0.25 and 0.5 M. Concluímos desta forma que, de acordo com a concentração, o SFN pode estimular o consumo de ATP via Na+,K+-ATPase, diminuindo a liberação de CO2, e diminuir a conversão de glutamato a glutamina, o que associado à uma menor síntese proteica aumenta a possibilidade de uso de aminoácidos para produção de glutamato e posterior acúmulo do mesmo, promovendo excitotoxicidade. O outro estudo desenhado avaliou diferentes doses de SFN (0,1, 0,25 e 0,5 mg/kg) na prevenção da indução do DM por estreptozotocina. Todas as doses tiveram sucesso na prevenção da indução e na preservação do glicogênio hepático comparadas com o grupo diabético que não recebeu SFN. Entretanto, foram observadas elevação do colesterol total e diminuição da ureia plasmática. Para ampliar o espectro de efeitos, decidimos testar uma das doses utilizadas neste trabalho (5 mg/kg) pós indução de DM por estreptozotocina, administrada via intraperitoneal por 21 dias sobre glicemia, lipídios e defesas antioxidantes. Observamos que a sensibilidade à insulina é maior nos animais diabéticos que receberam SFN, além do perfil lipídico ser similar ao de animais não diabéticos. Entretanto, o SFN não exerceu nenhum efeito sobre a atividade das enzimas antioxidantes superóxido dismutase e catalase, tampouco sobre os grupamentos sulfidril. Concluímos com este conjunto de dados que o fitoquímico SFN pode exercer efeitos de prevenção do DM induzido por estreptozotocina e da dislipidemia secundária a ele, bem como ser estimulador do metabolismo energético e da síntese proteica em córtex de ratos jovens, de acordo com a dose/concentração utilizada. Corrobora com isso os efeitos deletérios observados na glicemia, expressão de GLUT3, diminuição do metabolismo energético e síntese proteica observados com a doses/concentrações mais altas. Consideramos como maior contribuição deste trabalho a confirmação do o tênue limite existente entre benefício e malefício de compostos antioxidantes, determinado apenas pela dose utilizada. / Diabetes mellitus (DM) is an important health problem around the world, that already reached 12 million brazillian, and according the etiology can be classified as type 1 or type 2. In both cases the result is hyperglycemia and its toxicity promotes comorbidities such as cardiovascular disease, retinopathy, nephropathy and peripheral neuropathy. Hyperglycemia toxicity is mediated by production of reactive species and increase oxidative stress. Although eyes lens, kidneys and peripheral nerves are the tissues most sensitive to hyperglycemia, several organs and tissues also are affected by high glucose, like liver, muscle, pancreas, blood vessels and even the brain. Because major deleterious effects of excessive glucose are mediated by oxidative stress the search for new antioxidant compounds and molecules that acts as terapeuthical or adjuvant options are the aim of recent scientific works. Most of them focus on bioactive compounds present in plants and food, called phytochemicals. Some phytochemicals have been shown to ameliorate, delay and even prevent some DM complications, while others still are under evaluation. Sulforaphane (SFN) is one of them; it is a glycoside sulphide found in cruciferous vegetables, which have antioxidant properties by induce phase 2 detoxification enzymes. Due this, the aim of this thesis was to evaluate SFN effects on two models of DM induction (by diet and by streptozotocin) and also on metabolic parameters of rats central nervous system. In the model of induction with a highly palatable diet, the animals were concomitantly treated with SFN 1mg/kg by daily gavage during 4 months, to test the compound effects on prevention of insulin resistance. Animals treated with SFN became more hyperglicemic and also had a trend to decrease glucose transporter 3 (GLUT3) expression on brain cortex and hypothalamus. However lipid profile, hepatic and kidney markers were not affected. Because of glycemic and GLUT 3 alterations observed we decided to design two other studies. One of the aimed to characterize the effects of dose response curve of SFN (0 a 10 M) on cellular viability, CO2 production, protein and lipid synthesis in brain cortex of young and adult rats. No alteration in cellular viability was found, however lower SFN concentrations (0,25 and 0,5 M) increased CO2 production and protein synthesis in young animals, while higher concentrations (5 e 10 M) decreased same parameters. None of this alterations were observed in brain cortex of adult animals. Considering the results of young animals we also evaluated in this characterization work the activity of Na+,K+-ATPase and glutamine syntethase enzymes, besides free radical production by DCFH oxidation. We could inferred that SFN 5 e 10 M increased Na+,K+- ATPase activity and also there is a trend to increase glutamine syntethase activity and free radicals production. But the same results do not occur under SFN 0.25 and 0.5 M. we conclude that SFN can stimulate ATP consumption by Na+,K+-ATPase, decreasing CO2 production and reduce glutamate conversion to glutamine, which associated to a lower protein synthesis drives more aminoacids to glutamate production and its subsequent accumulation, promoting excitotoxicity. The other designed study tested different SFN doses (0.1, 0.25 e 0.5 mg/kg) on prevention of DM induction by streptozotocin. All tested doses succeed on the prevention and preservation of hepatic glycogen levels compared to the diabetic group who not received SFN. However, we observed elevation of total cholesterol and decrease of serum urea in the same animals. To expand the spectrum of effects, we decided to evaluate one of the doses used in this work (5 mg/kg) injected intraperitoneally during 21 days post-induction of DM by streptozotocin, on glycemia, lipids levels and antioxidant defenses. We noted that insulin responsiveness is better on diabetic animals who received SFN besides they showed lipid profile similar to non-diabetic. Unfortunately, SFN did not exert any effect on antioxidant enzymes superoxide dismutase and catalase, neither on sulfydril groups. With this set of information we conclude that the phytochemical SFN can act on DM prevention induced bu streptozotocin and the consequent dyslipidemia, the same way that can stimulate energetic metabolism and protein synthesis on brain cortex of young rats according to the dose/concentration used. Corroborates with this the deleterious effects found in glycemia, GLUT 3 expression, decrease in energetic metabolism and protein synthesis observed under the higher doses/concentrations. We consider as major contribution of this work the confirmation of the subtle limit between beneficial and harmfulness of antioxidant compounds, determined only by the dose used.

A hipóxia-isquemia neonatal (HI) é um dos principais motivos de mortalidade e morbidade perinatal. Diferentes causas estão associadas à HI, tais como: interrupção do fluxo sanguíneo, ineficientes trocas gasosas pela placenta, prematuridade, pré-eclâmpsia (PE), entre outras. Achados prévios do nosso grupo, utilizando o ácido fólico (AF) como estratégia terapêutica na HI, mostraram que o tratamento foi efetivo em amenizar alguns danos em animais submetidos ao modelo de encefalopatia hipóxico-isquêmica (EHI). Os objetivos do presente estudo foram investigar os efeitos/consequências do tratamento/suplementação com AF durante: (i) a EHI em ratos submetidos ao modelo Rice-Vannucci, e (ii) o tratamento com tert-butil-hidroperóxido (TBH) em células trofoblásticas humanas (linhagem BeWo e HTR-8 SV/neo), simulando o estresse oxidativo ocasionado por PE. Para a realização do experimento in vivo, aos sete dias de vida ratos Wistar foram divididos em quatro grupos experimentais: controle salina (CT-S), controle ácido fólico (CT-AF), hipóxico-isquêmico salina (HI-S) e hipóxico-isquêmico ácido fólico (HI-AF). Para o experimento in vitro células das linhagens BeWo e HTR-8 SV/neo foram cultivadas, suplementadas com três distintas concentrações de AF (deficiente, fisiológica e supra-fisiológica) e expostas durante 24 horas ao TBH. Nossos resultados demonstraram que a EHI dificultou a memória e aprendizado nos testes do labirinto aquático de Morris e do ox-maze, reduziu a atividade da Na+, K+-ATPase em animais adultos, causou atrofia em importantes áreas encefálicas como estriado e hipocampo, contribuiu para o desequilíbrio das enzimas antioxidantes SOD e CAT, além de causar um aumento da reatividade astrocitária em diferentes períodos do desenvolvimento animal. No entanto, quando observado o efeito do tratamento com AF nos diferentes parâmetros analisados foi constatado que este contribuiu para o déficit cognitivo no teste do labirinto aquático, enquanto que esse efeito foi amenizado no teste do ox-maze. Também, observou-se que, enquanto o tratamento com AF contribuiu para a inibição da enzima Na+, K+ -ATPase nos animais HI adolescentes, este foi efetivo em reverter essa inibição nos adultos. Além do mais, o tratamento com AF promoveu a recuperação parcial da atrofia hipocampal, aumentou a atividade das enzimas SOD e CAT e atrasou a formação da cicatriz glial. No modelo in vitro com exposição ao TBH, o tratamento com AF foi responsável pelo aumento da peroxidação lipídica, da carbonilação proteica e dos níveis de glutationas. Além disso, houve também um efeito antiproliferativo, antimigratório e citotóxico. Interessantemente, todos esses resultados foram intensificados quando observados nas células cultivadas sob a concentração supra-fisiológica de AF. Tendo em vista que cerca de 1 a 8% das gestantes desenvolvem pré-eclâmpsia e essas normalmente estão expostas a altas dosagens de AF devido à suplementação e à ingestão de alimentos fortificados, mais atenção é necessária especialmente na população de risco para essa doença. Os resultados obtidos neste estudo contribuem para o avanço das pesquisas nesta área e destacam a importância de mais investigações a fim de esclarecer até que ponto a suplementação com AF e sua dosagem adequada trariam benefícios para neonatos com EHI e gestantes com PE. / Hypoxia-ischemia (HI) is one of the main causes of perinatal death and morbidity. There are many imbalances related to the onset of HI, such as: interrupted blood flow, placenta gas exchange insufficiency, prematurity, preeclampsia (PE), among others. Previously, our group have investigated folic acid (FA) as a therapeutic agent of HI and showed it was able to reduce some deficits observed in animals submitted to the hypoxic-ischemic encephalopathy model (HIE). The aim of this study was the investigation of the effects and consequences of the treatment/supplementation with FA during (i) the HIE in rats subject to the Rice-Vannucci model, and (ii) the treatment of human trophoblastic cells (BeWo and HTR-8SV/neo) with tert-butyl-hydroperoxide (TBH) chemical agent, which mimics the oxidative stress during PE. During the in vivo experiment, seven-days Wistar rats were divided into four groups, as follows: control saline (CT-S), control folic acid (CT-FA), hypoxia-ischemia saline (HI-S) and hypoxia-ischemia folic acid (HI-FA). During the in vitro experiment BeWo and HTR-8 SV/neo cells were cultured under three distinct FA concentrations (deficient/physiological/supra-physiological) and exposed to TBH during 24 hours. Results showed HIE promoted memory and learning impairments as observed during the Moris water maze and ox-maze tests, reduced the activity of Na+, K+ -ATPase in adult rats, promoted atrophy in important areas as striatum and hippocampus, contributed to the imbalances in the oxidative enzymes SOD and CAT, and promoted the increase of astrocytic reactivity in distinct periods of development. Nevertheless, the treatment with FA contributed to the cognitive deficits observed in the water maze, while this effect was reduced in the ox-maze test. It was also observed that while FA treatment contributed to the inhibition of Na+, K+ -ATPase in HI adolescent rats, it was effective to recover this activity in HI adult rats. Moreover, FA treatment was able to partially recover hippocampal atrophy, to increase the activity of SOD and CAT enzymes and to delay the glial scar. The FA treatment in the in vitro model, where cells were challenged with TBH, was responsible for the increase in lipid peroxidation, protein cabonilation and glutathione levels. Moreover, it was observed antiproliferative, antimigration and cytotoxic effect. Interestingly, these outcomes were more intense when cells were cultured under a supra-physiological concentration of FA. Considering that about 1-8% of pregnant women suffer from PE and are often exposed to high doses of FA due to the supplementation and the ingestion of fortified food, more attention should be given to this group of risk. Results obtained during this work contribute to the improvement of research in this field and highlight the need of further studies to better understand to each extent the FA supplementation and daily dose intake are beneficial to EHI newborns and pregnant women with PE.

A ingestão de ácidos graxos na forma de gordura proveniente da dieta tem aumentado nos últimos anos, principalmente na forma de gordura saturada. Tem sido observado que ácidos graxos saturados podem causar a liberação de citocinas em diversos tecidos e células. Além disso, em indivíduos obesos, tem se observado que há uma inflamação crônica e de baixo grau, que poderia ter entre seus causadores os ácidos graxos provenientes da dieta. Já os ácidos graxos poli-insaturados têm sido citados como sendo neuroprotetores devido a suas propriedades anti-inflamatórias e anti-apoptóticas. A barreira hematoencefálica (BHE) é um dos principais fatores que regulam a captação dos ácidos graxos no sistema nervoso central (SNC). A captação de ácidos graxos pelo cérebro é seletiva, priorizando a entrada de ácidos graxos poli-insaturados e suprimindo a entrada de ácidos graxos saturados. Além disso, a quantidade relativa de ácidos graxos no sangue pode afetar o grau de penetração desses no SNC. Existem diversas condições onde há aumento na permeabilidade da BHE e, nessas situações, o SNC pode ficar mais exposto a substâncias que normalmente não estão presentes ou estão em baixas concentrações, como os ácidos graxos saturados de cadeia longa. Dessa forma, é importante que se analise os efeitos dessas substâncias em células cerebrais. Os astrócitos são células presentes no SNC caracterizadas por expressarem e secretarem a proteína S100B e por expressarem a proteína glial fibrilar ácida (GFAP). Os astrócitos captam glutamato e o metaboliza através da enzima glutamina sintetase (GS), formando glutamina, um processo importante para evitar o acúmulo de glutamato e excitotoxicidade. Essas células são muito resistentes ao estresse oxidativo devido ao seu alto conteúdo de glutationa reduzida (GSH). Em condições patológicas, os astrócitos liberam o fator de necrose tumoral alfa (TNF-α), e a produção dessa citocina é um importante componente da resposta neuroinflamatória que está associada com muitas desordens neurológicas. Os astrócitos possuem o receptor para produtos finais de glicação avançada (RAGE), que tem entre seus ligantes a S100B e sua ativação está envolvida na resposta inflamatória imediata. O receptor tipo toll 4 (TLR4) também está presente nessas células e ligado à resposta inflamatória. A ciclooxigenase 2 (COX-2) é uma enzima associada à inflamação e sua indução é responsável por desencadear muitas citocinas e mediadores inflamatórios presentes em diversos tipos celulares. Utilizando cultura primária de astrócitos de ratos Wistar, nós investigamos a ação dos ácidos graxos saturados e insaturados sobre parâmetros função de astrocitária, oxidativos e inflamatórios. Nosso estudo não encontrou alterações na viabilidade e integridade celular. Observamos um aumento dose-dependente na secreção de S100B nos astrócitos incubados apenas com o ácido palmítico. Não encontramos alterações para nenhum ácido graxo no conteúdo de GFAP, GSH ou captação de glutamato. Para o ácido linoleico observamos um aumento na atividade da GS e na oxidação do DCF. A secreção de TNF-α aumentou para os ácidos graxos saturados e não se alterou para os poli-insaturados. O conteúdo de COX-2, TLR4 e RAGE não foi alterado. Nossos resultados reforçam os dados de que ácidos graxos saturados, e não os insaturados, causam aumento na liberação de citocinas e podem contribuir para o processo neuroinflamatório encontrado em condições de aumento na permeabilidade da BHE. Além disso, verificamos que nem toda inflamação desencadeia aumento na secreção de S100B, visto que só tivemos esse comportamento para o ácido palmítico. Nossos resultados também reforçam o potencial terapêutico do ácido linoleico, que poderia desencadear adaptações nos astrócitos com possíveis benefícios para pacientes acometidos por patologias que envolvam a excitotoxicidade glutamatérgica. / The intake of fatty acids in the form of fat from the diet has increased in recent years, especially in the form of saturated fat. It has been observed that saturated fatty acids can cause the release of cytokines in various tissues and cells. Furthermore, in obese individuals, it has been observed a chronic and low-grade inflammation, which could have among their causers the diet fatty acids. Polyunsaturated fatty acids have been considered neuroprotective because of their antiinflammatory and antiapoptotic properties. The blood-brain barrier (BBB) is one of the major factors regulating the uptake of fatty acids in the central nervous system (CNS). The brain uptake of fatty acids is selective, prioritizing the entry of polyunsaturated fatty acids and suppressing the entry of saturated fatty acids. In addition, the relative amount of fatty acids in the blood can affect the degree of penetration of these into the CNS. There are several conditions where there is an increase in BBB permeability and in these situations the CNS may be more exposed to substances that are not normally present or are in low concentrations, such as saturated long chain fatty acids. Thus, it is important to analyze the effects of these substances in brain cells. Astrocytes are cells present in the CNS characterized by expressing and secreting the S100B protein and by expressing the glial fibrillary acidic protein (GFAP). Astrocytes uptake glutamate and metabolize it through the glutamine synthetase (GS) enzyme, forming glutamine, an important process to avoid the accumulation of glutamate and excitotoxicity. These cells are very resistant to oxidative stress because of their high reduced glutathione content (GSH). In pathological conditions, astrocytes release tumor necrosis factor alpha (TNF-α), and the production of this cytokine is an important component of the neuroinflammatory response that is associated with many neurological disorders. Astrocytes have the receptor for advanced glycation endproducts (RAGE), which has among its ligands S100B and its activation is involved in the immediate inflammatory response. The tolllike receptor 4 (TLR4) is another receptor present in these cells, which is also linked to the inflammatory response. The cycloxygenase-2 (COX-2) is an enzyme associated with inflammation and its induction is responsible for triggering many cytokines and inflammatory mediators in many cell types. Using astrocyte primary cultures from Wistar rats, we investigated the effect of saturated and unsaturated fatty acids on astrocytic function and oxidative and inflammatory parameters. Our study found no changes in cell viability and integrity. We observed a dose-dependent increase in S100B secretion in astrocytes incubated only with palmitic acid. We did not find alterations from fatty acids in the content of GFAP and GSH as well as uptake of glutamate. For linoleic acid, we observed an increase in GS activity and in DCF oxidation. TNF-α secretion increased to the saturated fatty acids and did not change for polyunsaturated. The contents of COX-2, TLR4 and RAGE did not change. Our results reinforce the data that saturated fatty acids, and not unsaturated, cause an increase in the release of cytokines and may contribute to the neuroinflammatory process found under conditions of increase in BBB permeability. In addition, we found that inflammation not always triggers an increase in S100B secretion, since we only had this behavior for palmitic acid. Our results also reinforce the therapeutic potential of linoleic acid, which could trigger adaptations in astrocytes with possible benefits for patients affected by pathologies involving glutamatergic excitotoxicity.

Atualmente a biodisponibilidade de doses baixas de metilmercurio (MeHg) pelo consumo de peixe é muito generalizada. Por outro lado, a vitamina A (VitA) é um nutriente essencial com uma alta presença entre os consumidores globais na dieta normal, alimentos processados e suplementos. O MeHg e um conhecido neurotóxico, mesmo em doses baixas, com a capacidade de afetar diversos órgãos e produzir efeitos deletérios na saúde, especialmente em mulheres gravidas, onde pode desencadear alterações sistêmicas e no neurodesenvolvimento após o nascimento. Adicionalmente, nosso laboratório demostrou com sucesso em modelos animais, os efeitos pró-oxidantes e alterações comportamentais produzidos pela suplementação com VitA em doses consideradas seguras. No entanto, apesar de serem conhecidos os efeitos biológicos do MeHg e da VitA de forma individual, nenhum estudo da literatura avaliou seus efeitos combinados. Então, o objetivo deste trabalho foi investigar os efeitos de uma dose baixa e ambientalmente relevante de MeHg coadministrada com uma dose de suplementação de VitA em ratas gestantes e lactantes sobre o comportamento e tecidos das mães e seus filhotes. Trinta ratas Wistar gravidas (entre 7 e 8 por grupo) foram suplementadas oralmente com azeite mineral (controle), MeHg (0,5 mg/Kg/dia) e palmitato de retinol (7500 μg RAE/Kg/dia) individualmente ou em combinação, desde o início da gestação (GD 0) até o desmame dos filhotes (DPN 21). Nem as mães nem os filhotes apresentaram alterações morfológicas, sistêmicas, toxicológicas ou metabólicas provocadas pelo tratamento de co-exposição MeHg-VitA No entanto, foram encontradas modulações de atividades enzimáticas nas enzimas glutationa- dependentes em forma tecido-específica, assim como efeitos deletérios/benéficos em termos da peroxidação lipídica. Por último, o tratamento MeHg-VitA foi capaz de alterar o processo de aprendizado associativo na etapa neonatal, sem modular o neurodesenvolvimento dos filhotes. Além disso, não produziu alterações comportamentais em idades posteriores, mas afetou a resposta de aprendizado de maneira sexo-dependente. Em conclusão, o tratamento MeHg-VitA sob nosso paradigma de exposição pode modular reações nocivas/benéficas em termos da toxicidade tanto em mães como filhotes, dependendo do tecido estudado, e produzir efeitos in vivo em combinação (MeHg+VitA) completamente diferentes dos efeitos individuais dos compostos. Nossos resultados no modelo animal mostram a importância do cuidado na alimentação de gestantes e lactantes para evitar alterações na saúde da futura criança pelo consumo inadvertido destes compostos em combinação. As respostas pró-oxidantes podem levar a efeitos a nível celular. Além disso, recomendamos mais trabalhos sobre metabolitos ativos do palmitato de retinol que podem ter efeitos benéficos durante casos de intoxicação com MeHg em doses baixas, especialmente no sistema nervoso. As implicações epidemiológicas de nossos resultados ainda são desconhecidas, por tanto são requeridos mais estudos epidemiológicos de seguimento e hábitos alimentares nas populações materna e infantil ao nível mundial. / Actually, low-dose methylmercury (MeHg) bioavailability through fish consumption is ubiquitous. In contrast, vitamin A (VitA) is an essential nutrient with a high presence among global consumers in the regular diet, processed foods, and supplements. MeHg is a well-known neurotoxin, even at low doses, capable of affecting other organs and produce deleterious effects on health, especially in pregnant women, where it can unleash systemic and neurodevelopmental alterations after birth. Additionally, our lab successfully demonstrated, in an animal model, pro-oxidant effects and behavioral disturbances produced by VitA supplementation at doses considered as safe. However, although individual biological effects of the previous compounds are well known, no study in literature evaluated their effects in combination. Thus, the aim of the present work was to investigate the effects of an environmentally relevant low-dose of MeHg co-administered with a supplementation dose of VitA in pregnant and lactating rats on maternal and offspring behavior and tissues. Thirty Wistar female pregnant rats were orally supplemented with mineral oil (control), MeHg (0,5 mg/Kg/day) and retinyl palmitate (7500 μg RAE/Kg/day) either individually or in combination from the beginning of gestation (GD 0) until weaning (DPN 21). Neither dams nor their offspring presented morphological, systemic, toxicological or metabolic disturbances caused by co-exposition treatment MeHg-VitA. But, showed tissue-specific modulations of enzymatic activities in glutathione-dependent enzymes, and deleterious/beneficial effects regarding lipid peroxidation Finally, MeHg-VitA treatment was able to alter associative learning in neonatal stage, with no modulation of pup´s neurodevelopment. Also, it did not produce behavioral alterations at later age, however, affected learning response in a sex-dependent manner. In conclusion, MeHg-VitA treatment under our exposure paradigm can modulate harmful/beneficial reactions in terms of toxicity either for dams and their offspring depending of the studied tissue, and produce in vivo effects in combination (MeHg+VitA) completely differents from individual effects of the compounds. Our results in animal model shows the importance regarding the care in food consumption in pregnant and lactating, to avoid health disturbances in the future infant due to unadverted consumption of these compounds in combination. Pro-oxidant responses can lead to effects at cellular level. Furthermore, we recommend more studies regarding active metabolites of retinyl palmitate which can have beneficial effects during cases of low-dose MeHg intoxication, especially in the nervous system. Epidemiological implications of our results are still unknown, for that more follow-up and food habits epidemiologic studies are required among maternal and infant populations worldwide.

Apesar de representarem cerca de 50% de todas as células do encéfalo humano, as células da glia foram negligenciadas pela Doutrina do Neurônio, no início do século XX, por não serem excitáveis e por não se comunicarem como os neurônios. Durante um longo período, os estudos sobre os astrócitos se restringiam a suas funções de suporte do SNC. Atualmente se sabe que os astrócitos expressam receptores para uma variedade de neurotransmissores, como por exemplo, receptores colinérgicos nicotínicos, sugerindo possíveis mecanismos de resposta aos sinais enviados pela atividade neuronal, de modo variável e dinâmico, espontaneamente ou dependente da atividade neuronal e ativado pela alteração dos níveis intracelulares de Ca2+. Entretanto, os mecanismos específicos que explicam como essas células podem ser ativadas e qual sua contribuição para funcionamento do SNC ainda não estão totalmente esclarecidos. A secreção da proteína trófica S100B pelo astrócito pode ser um exemplo de comunicação celular, bem como também marcador biológico para diversas doenças. O nosso grupo já mostrou o envolvimento de diversos sistemas neuronais na modulação da secreção da proteína S100B. Um outro exemplo de comunicação é a liberação de gliotransmissores e a influência aguda astrocítica na transmissão sináptica. O objetivo dessa tese foi investigar se ativação do sistema colinérgico modula a secreção da proteína S100B em culturas primárias de astrócitos. Ainda, investigamos o uso da optogenética para o estudo da gliotransmissão em fatias de hipocampo. As culturas foram tratadas com inibidores da acetilcolinesterase (huperzina-A e tacrina), agonistas (acetiltiocolina, nicotina e carbacol) e antagonistas (mecamilamina e escopolamina) colinérgicos incubados durante 1 e 24 h. Os estudos em optogenética partiram primeiramente da caracterização do sistema cre/lox através da análise da expressão das proteínas de interesse, seletiva para astrócitos, por imunohistoquímica. Os resultados do primeiro estudo mostraram que a huperzina-A aumentou a secreção de S100B em culturas primárias de astrócitos, assim como o tratamento com nicotina; no segundo, discutiu-se as limitações metodológicas quanto a especificidade das proteínas e alteração da fisiologia dos astrócitos. Os resultados obtidos nessa tese ressaltam para a importância do conhecimento da fisiologia do astrócito, contribuindo para o entendimento de um possível mecanismo de ativação colinérgico dos astrócitos em promover secreção de S100B. Também é preciso ressaltar a relevância de novas metodologias que ajudam a descrever melhor o papel dos astrócitos na atividade sináptica. / Although about half of the brain cells are glial cells, the Neuron Doctrine has neglected them, at the beginning of 20th century, because they were not excitable and also, they were unable to communicate as neurons. For a long time, the studies about astrocytes functions were limited to trophic and metabolic support to neurons by which providing for the homeostasis of the nervous system. A variety of studies have been shown the expression of different neurotransmitters receptors in astrocytes, for instance, nicotinic receptors, suggesting the possibility of astrocytic response to neuronal activity. This response is variable and dynamic and mostly can be activated by changes at the intracellular calcium levels. However, the specific mechanisms of astrocytic Ca2+ excitability and how this process could contribute to CNS functioning are still unclear. The S100B secretion could be an example of cellular communication, as well as biomarker for diverse diseases. S100B is calcium binding protein, produced and secreted mainly by astrocytes. Our group has already demonstrated the relevance of various neuronal systems mediating the S100B secretion. Another astrocytic form of communication could be the release of gliotransmitters and the acute influence at synaptic transmission. The aim of this thesis was to investigate whether cholinergic system activation could modulate S100B secretion in primary astrocytes cultures. Moreover, we investigated the optogenetic properties as a tool for gliotransmission studies in hippocampal slices. The astrocytes cultures were treated with acetylcolinesterase inhibitors (huperzine-A and tacrine), agonists (acetylthiocholine, nicotine and carbachol) and antagonists (mecamylamine and scopolamine) for 1 and 24h. The optogenetic studies were conducted, firstly, from the cre/lox characterization of protein expression, selectively for astrocytes, by immunohistochemistry. The first study results showed that huperzine-A increased S100B secretion, as well as nicotine; in the second study, we have discussed the main methodological limitations concerning the protein specificity and astrocytes physiology changes. These results raise the importance of astrocytes functions investigations, especially S100B secretion, contributing for the first time to the understanding of astrocytes excitability likely trough nicotinic system activation. In addition, it is worthy to note that new methodologies are relevant and can help us in a better description of astrocytes role during synaptic activity and brain functioning.

Nesta tese foi descrito e sistematizado a distribuição e território das artérias cerebrais média e caudal, artéria cerebroetmoidal e artéria cerebelar ventral caudal na superfície do encéfalo de 30 avestruz ((Struthio camelus), 17 machos e 13 fêmeas, jovens e adultos. Os 30 espécimes foram injetados com látex corado em vermelho através das artérias (Aa.) carótidas internas. As artérias carótidas do cérebro e seus ramos foram sistematicamente descritas. A artéria (a.) cerebral caudal foi, à direita, dupla (73,4%), tripla (23,3%) e quádrupla (3,3%); à esquerda, dupla (76,7%), tripla (20%) e quádrupla (3,3%). A a. tectal mesencefálica dorsal foi ímpar em 96,7% e originada como ramo colateral da a. cerebral caudal. A a. tectal mesencefálica dorsal originou a a. cerebelar dorsal à direita (40%) e à esquerda (63,3%). Os ramos hemisféricos occipitais mediais foram quatro (46,7%) e três (20%) à direita e, quatro (30%) e três (26,7%) à esquerda. A a. pineal foi dupla (50%), única (23,3%), tripla (20%) e quádrupla (6,7%) à direita e, dupla (50%), única (23,3%), tripla (16,7%) e quádrupla (10%) à esquerda. A a. diencefálica esteve presente à direita (40%) e à esquerda (60%). A a. inter-hemisférica esteve presente à direita (60%) e à esquerda (40%), lançando quatro (40%) troncos hemisféricos dorsais, três (40%), dois (10%), cinco (6,7%) e um (3,3%) e, um único ramo hemisférico dorsal (26,7%). As Aa. cerebrais caudais foram classificadas em: tipo I (56,7%) com subtipos IA (36,7%) e IB (20%), tipo II (40%) com subtipos IIA (20%) e IIB (20%) e exceção no tipo III (3,3%). A artéria (a.) cerebral média, um vaso sempre único e de grosso calibre, lançou, à direita, dois ramos hemisféricos mediais desenvolvidos (46,6%), três (26,7%) e um (26,7%); à esquerda, um (36,7%), dois (33,3%) e três (30%). A a. cerebral média emitiu, à direita, oito ramos hemisféricos laterais desenvolvidos (40%), nove (20%), sete (16,7%), onze (6,7%), dez (6,7%), 12 (3,3%), seis (3,3%) e cinco (3,3%); à esquerda, sete (46,7%), nove (13,3%), oito (13,3%), seis (10%), cinco (10%) e dez (6,7%). Ramos perfurantes diretos da a. cerebral média foram emitidos, à direita, dois (33,3%), quatro (20%), três (20%), um (16,7%) e cinco (10%); à esquerda, três (33,3%), dois (30%), um (13,4%), seis (10%), quatro (10%) e cinco (3,3%). A artéria cerebroetmoidal, foi um vaso único de grosso calibre, que se projetou rostromedialmente, emitindo logo após sua formação a artéria cerebral rostral. A a. cerebral rostral foi um vaso único (90%) e duplo (10%) à direita e, único (96.7%) e duplo (3,3%) à esquerda. A a. etmoidal foi sempre um vaso único, de médio a grosso calibre, sendo a continuação natural da artéria cerebroetmoidal, logo após a emissão da artéria cerebral rostral. A artéria (a.) tectal mesencefálica ventral, um vaso sempre único e de médio calibre, foi, à direita, ramo colateral do ramo caudal da a. carótida do cérebro (53,4%), ramo direto da a. carótida do cérebro (43,3%) e ramo direto da a. basilar (3,3%) e, à esquerda, ramo colateral do ramo caudal da a. carótida do cérebro (66,7%), ramo direto da a. carótida do cérebro (30%) e ramo direto da a. basilar (3,3%). Vascularizava apenas a hemiface ventral do lobo óptico, não participando da vascularização do cerebelo à direita (93,3%) e à esquerda (80%) e, estendeu-se até os lóbulos mais ventrorrostrais do cerebelo vascularizando-os à direita (6,7%) e à esquerda (20%). A a. cerebelar ventral caudal foi um vaso único em à direita (96,7%) e à esquerda (93,3%). Seu primeiro ramo foi um tronco comum: espinal dorsal-cerebelar caudal à direita (60%) e à esquerda (56,6%). Seu segundo ramo foi a a. cerebelar caudal à direita (76,7%) e á esquerda (86,7%). Seu terceiro ramo foi o segundo componente da a. cerebelar caudal à direita (6,7%) e à esquerda (3,3%). O mesencéfalo foi vascularizado pelas Aa. tectal mesencefálica dorsal e tectal mesencefálica ventral. A primeira supre a hemiface dorsal e, a segunda a hemiface ventral do lobo óptico. O cerebelo foi vascularizado pelas ramificações da a. cerebelar ventral caudal, que suprem toda a extensão da face rostral do vérmis, flóculo até os lóbulos mais ventrocaudais; e pela a. cerebelar dorsal, que suprem a face rostral e os lóbulos mais ventrorrostrais. / This theses was described and systematized the distribution and territory of the middle and caudal cerebral arteries, cerebroethmoidal and caudal ventral cerebellar arteries at the surface of the brain of 30 young and adult ostrich (Struthio camelus), 17 males and 13 females. The brain specimens from 30 ostriches were injected with red-dyed latex via the internal carotid arteries. The carotid arteries of the brain and their branches were systematically described. On the right side, the caudal cerebral artery was double-, triple- and quadruple-branched in 73.4%, 23.3% and 3.3% of cases, respectively; on the left side, it was double-, triple- and quadruple-branched in 76.7%, 20% and 3.3% of cases, respectively. The dorsal tectal mesencephalic artery appeared as a single vessel in 96.7% of cases, emerging as a collateral branch of the caudal cerebral artery. The dorsal mesencephalic tectal artery originated from the right dorsal cerebellar artery in 40% of cases and from the left side in 63.3% of cases. On the right side, there were four and three medial occipital hemispheric branches in 46.7% and 20% of cases, respectively; on the left side, there were four and three branches in 30% and 26.7% of cases. On the right side, the pineal artery was double-, single-, triple- and quadruple-branched in 50%, 23.3%, 20% and 6.7% of cases, respectively; on the left side, this artery was double-, single-, triple- and quadruple-branched in 50%, 23.3%, 16.7% and 10% of cases, respectively. The diencephalic artery was on the right side in 40% of cases and on the left side in 60% of cases. The interhemispheric artery was on the right side in 60% of cases and on the left side in 40% of cases; four, three, two five and one dorsal hemispheric trunks branched off of the interhemispheric artery in 40%, 40%, 10%, 6.7% and 26.7% of cases, respectively. The caudal cerebral artery was classified as type I in 56.7% of cases (subtype IA in 36,7% of cases and IB in 20% of cases), type II in 40% of cases (subtype IIA in 20% of cases and IIB in 20% of cases) and type III in 3.3% of cases. The middle cerebral artery, a single vessel of large-caliber, launched, the medial hemispheric branches developed, on the right side, was two-, three-, one-branches in 46.6%, 26.7% and 26.7% respectively; on the left side, one-, two-, three-branches in 36.7%, 33.3% and 30%, respectively. The middle cerebral artery, launched, the lateral hemispheric branches developed, on the right side, was eight-, nine-, seven-, eleven-, ten-, twelve-, six- and five-branches in 40%, 20%, 16.7%, 6.7%, 6.7%, 3.3% and 3.3%, respectively. On the left side, seven-, nine-, eight-, six-, five- and ten-branches in 46.7%, 13.3%, 13.3%, 10%, 10% and 6.7% respectively. Direct perforating branches of the middle cerebral artery was launched, on the right side, two-, four-, three-, one-, five-branches in 33.3%, 20%, 20%, 16.7% and 10% respectively. On the left side, three-, two-, one-, six-, four-, five-branches in 33.3%, 30%, 13.4%, 10%, 10% and 3.3% respectively. The cerebroetmoidal artery was a single vessel large-caliber, which was designed rostromedialmente, launching shortly after its formation the rostral cerebral artery. The cerebral rostral artery appeared as a single vessel in 90% of cases on the right side and 96.7% on the left side, as a double vessel in 10% of cases on the right side and 3.3% on the left side. The ethmoidal artery was always a single vessel, medium to large-caliber, being the natural continuation of cerebroetmoidal artery, immediately after issuance of the rostral cerebral artery. The ventral tectal mesencephalic artery, one vessel always single, medium to large-caliber, was, on the right side, collateral branches of caudal branches of cerebral carotid artery in 53.4% of cases, direct branches of cerebral carotid artery in 43.3% and direct branches of basilar artery in 3.3%. On the left side, collateral branches of caudal branches of cerebral carotid artery in 66.7% of cases, direct branches of cerebral carotid artery in 30% and direct branches of basilar artery in 3.3%. Irrigated only hemiface ventral optic lobe, not participating in the vascularization of the cerebellum, on the right side in 93.3% and on the left side in 80% of cases, extended up to the most ventrorrostrais lobes of the cerebellum vascularizing them, on the right side in 6.7% and on the left side in 20%. The caudal ventral cerebelar artery was a single vessel on the right side in 96.7% of cases and on the left side in 93.3%. His first branch was one common trunk: dorsal espinal-caudal cerebelar on the right side in 60% of cases and on the left side in 56.6%. His second branch was the caudal cerebelar artery in 76.6% of cases on the right side and 86.7% on the left side. His third component was the second component of the caudal cerebral artery in 6.7% of cases on the right side and 3.3% on the left side. The midbrain was vascularized by dorsal tectal mesencephalic arteries and ventral tectal mesencephalic arteries. The first vascularize the dorsal hemiface and the second the ventral hemiface of the optic lobe. The cerebelum was vascularized by ramification of caudal ventral cereblar artery, providing whole length of the cerebellar vermis, flóculo, until even the most ventrocaudal wolves, and by dorsal cerebelar artery, that supply the rostral face and more ventrorrostrais lobes.

A obesidade é uma doença que atualmente atinge proporções pandêmicas. A atividade inflamatória subsequente ao aumento do tecido adiposo está associada a vários prejuízos causados pela obesidade. Pacientes obesos tendem a apresentar inflamação de baixo grau sustentada, conhecida como metainflamação, principalmente pela produção excessiva de mediadores proinflamatórios pelo tecido adiposo. Dentre os distúrbios causados pela obesidade, destaca-se a potencialização das mudanças fisiológicas que ocorrem no envelhecimento, levando à diminuição da capacidade de adaptação do indivíduo ao ambiente e aumentando a sua vulnerabilidade a processos patológicos. Dessa forma, as doenças associadas à obesidade parecem ser ainda mais prejudiciais em idosos. Diante do conhecimento dos prejuízos à saúde causados pela obesidade, esse trabalho tem como objetivo avaliar a participação da obesidade, induzida por uma dieta de cafeteria, no perfil metabólico e na ativação de vias proinflamatórias no sistema nervoso central e verificar a diferença de suscetibilidade a essas alterações devido às diferentes idades dos indivíduos. Ratas Wistar de 3 e 18 meses, no início do experimento, foram tratadas por 12 semanas, com dieta de cafeteria (5,6 kcal/g) ou ração padrão (2,9 kcal/g) à vontade. Ao final das 12 semanas, no período do diestro do ciclo estral, os animais foram decapitados. Os animais que foram tratados com dieta de cafeteria, tanto de 3 quanto de 18 meses, apresentaram aumento do consumo energético diário. Além disso, apresentaram resistência à insulina e número aumentado de astrócitos observados no córtex cerebral. Houve efeito da idade e da dieta de cafeteria sobre o aumento do ganho de peso corporal ao longo do tratamento, o acúmulo de gordura abdominal e o aumento do índice adiposo. Houve efeito da interação entre os fatores idade e dieta na alteração dos níveis séricos de triacilgliceróis e na elevação da concentração da citocina proinflamatória interleucina 1β no córtex cerebral e no hipocampo. O fator idade atuou, de forma estatisticamente significativa no decréscimo da concentração sérica de HDL e de leptina, além de promover aumento da concentração da citocina proinflamatória IL-1β no hipocampo e do número de astrócitos observados no hipocampo dos animais analisados. Esse estudo mostra que, embora a dieta de cafeteria não seja capaz de induzir um quadro completo de dislipidemia em 12 semanas, em animais submetidos a essa dieta a partir dos 3 e dos 18 meses de idade, seria suficiente para induzir resistência à insulina em um período de tempo relativamente curto. Além disso, a dieta de cafeteria contribuiu para a deposição de tecido adiposo abdominal, que está associado a vários prejuízos à saúde, bem como para a manifestação de características de inflamação, como aumento da expressão de IL1-β e astrogliose em estruturas relacionadas à cognição, como o hipocampo e o córtex. / Obesity is a pandemic disease. Obese patients are likely to show low-grade inflammation, named “metainflammation”, mainly due to an excessive production of inflammatory mediators by adipose tissue. Obesity intensifies age-related physiological changes, increasing the vulnerability of elderly patients to pathological processes. Thus, obesity-related diseases are accentuated in the elderly. Despite of obesity-related disorders, the aims of this study are to evaluate the role of cafeteria diet-induced obesity on the metabolic profile and on the proinflammatory pathways activation in the central nervous system, and to evaluate the vulnerability to the disorders accordingly the stage in life of the rats. Three and 18 months-old female Wistar rats were treated for 12 weeks with cafeteria diet (5,6 kcal/g) or standard chow (2,9 kcal/g) ad libitum. At the end of 12 weeks, at the diestrous phase of estrous cycle the rats were killed. All the cafeteria diet-fed rats showed increased diary energetic intake. Also, the cafeteria diet-fed rats showed insulin resistance, higher blood leptin level and increased number of astrocytes in the cerebral cortex. There were diet-induced effects on increasingly body weight, abdominal fat deposition and adipose index. There was interaction between diet and age on the blood triglyceride levels and on the increase of Interleukin 1-β levels in hippocampus. The age-related effects were the decrese in HDL and leptin blood levels, the increased levels of IL1-β in the hippocampus and the astrogliosis in the hippocampus. This study shows that, although cafeteria diet for 12 weeks did not induce a complete dislipidemic profile, it was capable to induce insulin resistance in a short period of time. Also, cafeteria diet contributed to increased abdominal fat. Abdominal fat is related to several adverse health effects. Cafeteria diet also induced the manifestation of inflammation features, like increased expression of IL-1β and astrogliosis in the hippocampus and in the cerebral cortex.

A saúde mental dos adultos mais velhos é uma prioridade para a saúde pública devido a sua vulnerabilidade aos transtornos mentais. Pelo menos em parte, essa vulnerabilidade tem sido atribuída às diversas mudanças que ocorrem no cérebro durante o envelhecimento. Sabe-se também que algumas destas mudanças podem aumentar a vulnerabilidade do cérebro ao estresse oxidativo, um importante fator fisiopatológico em diversos transtornos mentais. Por sua vez, sabe-se que inúmeros fatores podem induzir estresse oxidativo no cérebro, incluindo o consumo de micronutrientes em quantidades inadequadas. Embora a vitamina A seja um micronutriente essencial para a manutenção da homeostase no cérebro, nesta tese demonstramos que a suplementação crônica com palmitato de retinol para ratos durante a meia-idade induz um estado emocional alterado e estresse oxidativo no encéfalo. Além disso, demonstramos que a suplementação com B-caroteno pode ser uma alternativa mais segura ao palmitato de retinol, induzindo modulações antioxidantes no plasma sem exercer efeitos pró-oxidantes no encéfalo de ratos. / The mental health of older adults is a priority for public health because of their vulnerability to mental disorders. At least in part, this vulnerability has been attributed to the various changes that occur in the brain during aging. It is also known that some of these changes may increase the vulnerability of the brain to oxidative stress, an important pathophysiological factor in many mental disorders. In turn, it is known that many factors can induce oxidative stress in the brain, including the intake of micronutrients in inadequate quantities. Although Vitamin A is an essential micronutrient for the maintenance of homeostasis in the brain, this thesis demonstrated that the chronic supplementation with retinyl palmitate to rats during middle age induces an altered emotional state and oxidative stress in the brain. Furthermore, we have demonstrated that suplementation with B-carotene may be a safer alternative to retinol palmitate, inducing antioxidant modulations in plasma without exerting prooxidant effects in the brain of rats.

Programa de Pós-Graduação em Ciências Biológicas. Núcleo de Pesquisas em Ciências Biológicas, Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós Graduação, Universidade Federal de Ouro Preto. / Submitted by Maurílio Figueiredo (maurilioafigueiredo@yahoo.com.br) on 2015-01-16T18:54:34Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22190 bytes, checksum: 19e8a2b57ef43c09f4d7071d2153c97d (MD5) TESE_ParticipaçãoHipotálomoDorsomedial.pdf: 1614471 bytes, checksum: 506e9b6d1b2a6693d9762d13a39ffffa (MD5) / Approved for entry into archive by Gracilene Carvalho (gracilene@sisbin.ufop.br) on 2015-01-19T16:43:07Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22190 bytes, checksum: 19e8a2b57ef43c09f4d7071d2153c97d (MD5) TESE_ParticipaçãoHipotálomoDorsomedial.pdf: 1614471 bytes, checksum: 506e9b6d1b2a6693d9762d13a39ffffa (MD5) / Made available in DSpace on 2015-01-19T16:43:07Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22190 bytes, checksum: 19e8a2b57ef43c09f4d7071d2153c97d (MD5) TESE_ParticipaçãoHipotálomoDorsomedial.pdf: 1614471 bytes, checksum: 506e9b6d1b2a6693d9762d13a39ffffa (MD5) Previous issue date: 2014 / A síndrome do envenenamento escorpiônico é considerada um importante problema de saúde pública, em países tropicais, devido a sua elevada incidência e potencial gravidade dos sintomas, principalmente em crianças. Alguns estudos apontam a grande sensibilidade do sistema nervoso central (SNC) à ação dos componentes tóxicos do veneno e comprovam que as manifestações cardiorespiratórias, consideradas as principais causa mortis do envenenamento, são decorrentes da ativação do sistema nervoso autônomo, sobretudo, da subdivisão simpática. Entretanto, a origem desta modulação permanece desconhecida. Considerando a importante participação do SNC na gênese das repostas hemodinâmicas e cardíacas evocadas pela ação central da Tityustoxina (TsTX, uma α-toxina extraída do veneno do escorpião Tityus serrulatus) e a semelhança destas respostas àquelas mediadas pelo hipotálamo dorsomedial (HDM) em reações de defesa, o objetivo central deste trabalho foi avaliar a participação do HDM nas respostas cardiovasculares decorrentes da injeção i.c.v. de TsTX em ratos. Para tal, em ratos acordados, avaliamos a influência de injeções i.c.v. de diferentes doses de TsTX (1,74μg; 0,174μg; 0,116μg e 0,087μg) sobre os parâmetros cardiovasculares e sobre a porcentagem de letalidade e o tempo de sobrevida. Também realizamos a correlação temporal entre estes parâmetros. Em ratos anestesiados, avaliamos a influência da injeção i.c.v. de TsTX (0,116μg) sobre os parâmetros cardiovasculares e sobre a atividade simpática renal, e o envolvimento dos receptores GABAérgicos e glutamatérgicos ionotrópicos do HDM sobre as alterações cardiovasculares produzidas pela injeção i.c.v. desta dose de TsTX. Dessa forma, nossos principais achados foram: i) a comprovação de uma elevada sensibilidade do SNC à toxicidade exercida pela TsTX; (ii) a relação dose-dependente entre o recrutamento de estruturas encefálicas e o comprometimento cardiovascular (elevação da PAM e FC); (iii) a constatação de uma alta correlação positiva entre a prematuridade das alterações no ritmo cardíaco e a latência para o agravo destas respostas; (iv) uma elevada correlação positiva entre a latência para o agravo das respostas pressora e taquicárdica e o tempo de sobrevida; (v) o aumento da responsividade do nervo simpático renal e (vi) a fundamental participação dos receptores glutamatérgicos ionotrópicos nas respostas hipertensiva e taquicárdica mediadas pela ação central da TsTX. Nossos dados corroboram a hipótese de que o SNC tem uma participação importante na sintomatologia envolvida no envenenamento escorpiônico e sugerem que os circuitos neurais recrutados pela TsTX, cuja ativação resulta em uma variedade de alterações fisiológicas e comportamentais, dependem da ativação dos diferentes subtipos de receptores glutamatérgicos ionotrópicos presentes no HDM. __________________________________________________________________________________________ / ABSTRACT: The scorpion envenoming syndrome is an important public health problem, in tropical countries, due to its high incidence and potential severity of symptoms, mainly in children. Some studies address the high sensitivity of the central nervous system (CNS) to the action of the venom toxic components and show that the cardiorespiratory manifestations, which are considered the main causa mortis of scorpion envenoming, are consequences of the autonomic nervous system activation, especially of the sympathetic pathway. However, the origin of this modulation remains unclear. Considering the important CNS participation on the genesis of the cardiovascular responses evoked by the central action of Tityustoxin (TsTX, a α-type toxin extracted from the Tityus serrulatus scorpion venom), and the similarity of these responses, to those mediated by dorsomedial hypotalamus (DMH) in the cardiovascular responses during defense reaction, the central aim of this work was to evaluate the role of DMH on the cardiovascular responses to TsTX i.c.v. injection in rats. To this end, in awake rats, we evaluated the influence of i.c.v. injections of different TsTX doses (1.74μg; 0.174μg; 0.116μg and 0.087μg) on cardiovascular parameters, on lethality percentage and survival time, and a time correlation between these parameters. In anesthetized rats, we evaluated the influence of TsTX i.c.v. injection (0.116μg) on cardiovascular parameters and renal sympathetic nerve activity, and the involvement of GABA and ionotropic glutamate receptors of HDM on cardiovascular alterations induced by i.c.v. injection of this TsTX dose. Thus, our main findings were: i) the evidence of CNS high sensitivity to TsTX toxicity; (ii) the dose-dependent relationship between brain structures recruitment and the cardiovascular compromise (MAP and HR enhance); (iii) a high positive correlation between prematurity of the changes in heart rate and the latency to the grievance of these responses; (iv) a high positive correlation between latency to the grievance of the pressor and tachycardic responses and survival time; (v) the responsiveness increased of renal sympathetic nerve activity and (vi) the essential participation at glutamate receptors in the hypertensive and tachycardic responses mediated by central action of TsTX. Our data support the hypothesis that CNS plays an important role in the symptomathology of scorpion envenomation and suggest that the central circuit recruited by TsTX, whose activation results in an array of physiological and behavioral changes, depend on the activation of the different subtypes of DMH ionotropic glutamate receptors.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas. Programa de Pós-Graduação em Neurociências / Made available in DSpace on 2012-10-26T11:40:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 301494.pdf: 1485306 bytes, checksum: d07e4004d6bb4217a2f75d1df9902a1f (MD5) / O zinco (Zn) e o manganês (Mn) são metais essenciais para o desenvolvimento e metabolismo do sistema nervoso central (SNC). O Zn participa da estrutura de enzimas e fatores de transcrição além de exercer atividades moduladotórias sobre receptores quando liberado em sinapses excitatórias do córtex e hipocampo. Entretanto, a liberação excessiva de Zn, que ocorre em condições patológicas como epilepsia ou isquemia, pode causar neurotoxicidade pela ativação de vias de morte celular. O Mn participa, no SNC, da estrutura de enzimas envolvidas no metabolismo antioxidante. Entretanto, em excesso esse metal também pode ser tóxico ao SNC. A exposição ao Mn é comumente relacionada a processos industriais e pela contaminação ambiental. O Mn acumula-se nos núcleos da base podendo induzir morte neuronal dopaminérgica, produzindo distúrbio semelhante à doença de Parkinson. Indivíduos jovens são mais susceptíveis à neurotoxicidade de metais pela maior absorção, menor capacidade de excreção e pela imaturidade da barreira sangue-cérebro. Diversos estudos relacionam a exposição de indivíduos jovens aos metais com doenças neurodegenerativas que podem ocorrer tardiamente na vida adulta. Dessa forma, o presente trabalho objetivou: 1) avaliar as ações in vitro do Zn sobre a viabilidade celular e modulação das vias das MAPKs e AKT em fatias hipocampais de ratos em um período específico do desenvolvimento (14º dia pós-natal, PN14); 2) investigar a neurotoxicidade do Mn sobre ratos imaturos expostos in vivo, durante cinco dias (PN8-12) ou 20 dias (PN8-27). Nesse sentido foram avaliadas alterações comportamentais motoras e a modulação de vias de sinalização celular e produção de estresse oxidativo no corpo estriado. Nos ensaios in vitro com Zn, foram observadas reduções significativas na viabilidade celular, e aumento na fosforilação de ERK1/2, P38MAPK e AKT nas fatias hipocampais. Adicionalmente, foi observado que a inibição de p38MAPK agrava o prejuízo sobre a viabilidade ocasionado pelo Zn. Nos estudos dos efeitos do Mn, observou-se que animais expostos por cinco dias (PN8-12 e avaliados no PN14), apresentam aumento da fosforilação de DARPP-32-Thr-34, ERK1/2 e AKT no corpo estriado. Nos animais expostos por 20 dias (PN8-27 e avaliados no PN29) foi observado redução da fosforilação de DARPP-32-Thr-34 e aumento da fosforilação de p38MAPK e AKT. Além disso, em ambos os regimes de exposição foi observado aumento da atividade de caspases, da produção de EROs e de isoprostanos (F2-IsoPs), bem como alterações na atividade de complexos mitocondriais e dano comportamental motor avaliado no rotarod. Notavelmente, o antioxidante TroloxTM reduziu a fosforilação de ERK1/2 nos animais PN14 e de p38MAPK nos animais PN29. Além disso, TroloxTM reduziu a atividade de caspases e a produção de F2-IsoPs. Nesse aspecto, o mecanismo de neurotoxicidade do Mn sobre o corpo estriado em desenvolvimento parece envolver alteração da sinalização celular e indução de estresse oxidativo. Em conjunto, os dados indicam que a exposição do SNC imaturo ao Zn e Mn induz importantes alterações neuroquímicas e metabólicas, que podem alterar o curso do desenvolvimento neural. Além disso, é possível sugerir que essas alterações precoces possam alterar comportamento adulto ou mesmo predispor a distúrbios neurodegenerativos e de neuroplasticidade no indivíduo adulto.