Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Departamento de Biologia Animal, Programa de Pós-Graduação em Biologia Animal, 2015. / Submitted by Ana Cristina Barbosa da Silva (annabds@hotmail.com) on 2015-03-20T17:30:04Z No. of bitstreams: 1 2015_HalinnaDornellesWawruk.pdf: 22064101 bytes, checksum: 755f59a4e6d40824bf8a7504c4a3b0cb (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2015-03-20T17:55:20Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_HalinnaDornellesWawruk.pdf: 22064101 bytes, checksum: 755f59a4e6d40824bf8a7504c4a3b0cb (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-20T17:55:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015_HalinnaDornellesWawruk.pdf: 22064101 bytes, checksum: 755f59a4e6d40824bf8a7504c4a3b0cb (MD5) / Nas últimas décadas, houve um avanço significativo na compreensão dos mecanismos moleculares que permitem o entendimento da origem e do desenvolvimento de um organismo desde a fertilização até a forma adulta. A comparação de genomas de organismos modelo, tais como, Drosophila melanogaster (mosca da fruta), Caenorhabditis elegans (nematódeo), Danio rerio (zebrafish), Xenopus laevis (rã africana), Gallus gallus (galinha) e Mus musculus (camundongo), contribuíram para a identificação de famílias de genes altamente conservadas que regulam o desenvolvimento permitindo um melhor esclarecimento dos processos evolutivos que deram origem a estes animais e a outros. A família de genes forkhead é um exemplo relevante de família gênica conservada evolutivamente e codifica produtos funcionais importantes para uma série de processos biológicos essenciais, como a regulação do ciclo celular e do metabolismo e da organogênese. O estudo aqui apresentado teve como objetivo explorar, por meio do estudo da expressão temporal e espacial em organismo modelo (G. gallus), a hipótese de que o gene FoxN1, um membro da família forkhead, participa no desenvolvimento do sistema nervoso central (SNC). Além disso, identificamos um paciente com uma deleção em heterozigoze em FOXN1 que apresentava fenótipo sindrômico, pelo uso da técnica de Cromossomal Microarray (CMA). Os dados apresentados mostraram que a proteína FoxN1 tem grande similaridade evolutiva em sequência de nucleotídeos e em sequência de aminoácidos e que apresenta os domínios forkhead e de ativação como sequencias bem conservadas, além de ter FoxN4 como proteína homóloga. Estudos em camundongos Nude não confirmaram a localização da proteína Foxn1 no plexo coróide. Cérebros de camundongos do tipos selvagem (Foxn1 +/+), heterozigoto (Nude/+) e Nude (Foxn1 -/-), mostraram-se estruturalmente similares, sem o comprometimento da formação do plexo coróide ou dos ventrículos. Estudos de expressão de FoxN1 em embriões de G. gallus, mostraram uma expressão crescente nos primeiros estágios do desenvolvimento, coincidentes com a formação de estruturas primordiais do SNC. Em adição, dados preliminares de imunofluorescência mostrou que houve expressão de FoxN1 na região dos arcos faríngeos. O paciente estudado, apresentava malformação cefálica e facial e era portador de uma deleção dos primeiros éxons de FOXN1 em heterozigose. Estes achados fortalecem a hipótese de uma função de FoxN1 no desenvolvimento do SNC.

Os receptores canabinóides CB1 estão presentes em grandes quantidades no sistema nervoso central, especialmente no hipocampo, estrutura encefálica essencial para a formação de memórias. Estudos recentes mostram o importante papel do sistema endocanabinóide hipocampal sobre a consolidação e evocação de memórias emocionalmente relevantes ou que envolvam algum grau de aversividade. Na primeira parte desta tese, estudamos os efeitos da administração intra-hipocampal de AM251, um antagonista seletivo para os receptores canabinóides CB1, ou anandamida, um agonista canabinóide endógeno, sobre as fases da reconsolidação e extinção da memória na tarefa do condicionamento aversivo contextual. Nossos resultados mostram que o antagonista CB1 facilitou a reconsolidação, porém inibiu a extinção. A anandamida inibiu a reconsolidação da memória e facilitou a extinção, e esses efeitos foram revertidos pela co-administração de uma dose subefetiva de AM251, mostrando que os efeitos são mediados pelos receptores CB1. Na segunda parte do trabalho, investigamos os mecanismos por trás do envolvimento do sistema endocanabinóide hipocampal sobre memórias emocionais/aversivas. Foram desenvolvidos dois protocolos com diferentes níveis de aversividade. O antagonista CB1 AM251 inibiu a consolidação da memória no protocolo de alta aversividade (choque forte), mas não no de baixa aversividade (choque fraco). Em seguida, os animais foram submetidos a uma sessão de estresse para mimetizar um aprendizado aversivo e então, treinamos no protocolo fraco. A infusão de AM251 inibiu a consolidação da memória nessas condições. O experimento seguinte avaliou se os glicocorticóides liberados durante o estresse ou num aprendizado com forte conteúdo emocional é o fator determinante para a ativação do sistema endocanabinóide no hipocampo. O AM251 inibiu a consolidação da memória quando os animais eram tratados com o glicocorticóide sintético dexametasona imediatamente antes do treino com choque fraco. Por fim, avaliamos se o local de ação dos glicocorticóides era o hipocampo. A administração intra-hipocampal de dexametasona não produziu efeito sobre a consolidação, sugerindo que a modulação dos glicocorticóides ocorre de maneira indireta. Esses resultados mostram que existe uma interação sinérgica entre o sistema canabinóide e glicocorticóide sobre a modulação da memória. / CB1 cannabinoid receptors are abundantly present in the brain, with large concentration in the hippocampus, an essential structure for the memory processes. Experimental evidence suggests an important role of the endocannabinoid system (ECS) in aversively-motivated memories. Similarly, Glucocorticoids (GC) released in response to stress exposure also modulates memory formation, and both stress and dexamethasone activate the ECS. The scope of the first part is to investigate the potential role of the hippocampal endocannabinoid system on reconsolidation and extinction. Bilateral infusion of CB1 antagonist AM251 into the dorsal hippocampus after memory reactivation facilitated the reconsolidation of the contextual fear conditioning memory. In contrast, the local infusion in CA1 with anandamide blocked memory reconsolidation, an effect that was antagonized after the combined administration of anandamide with a CB1 antagonist, supporting a role of the hippocampal endocabinnoid system in the modulation of the reconsolidation. Local infusion with AM251 into CA1 blocked memory extinction whereas the administration of ananadamide facilitated memory extinction. However, when combined with a subthreshold dose of the antagonist the extinction remain unaffected. Our results demonstrated a modulatory role of the hippocampal endocannabinoid system in both processes after retrieval: reconsolidation and extinction In the second part, we investigated the interaction between the ECS and GCs in the hippocampus in the modulation of fear memory consolidation. Two protocols with different shock intensities were used in order to control the level of aversiveness. Local infusion of AM251 into the CA1 immediately after training was amnestic in the strong, but not in the weak protocol. Moreover, AM251 was amnestic in animals stressed prior to the weak protocol, reverting the stress-induced facilitating effect. In order to investigate if the stress effect was mediated by glucocorticoid, we performed dexamethasone injection before training. Intrahippocampal AM251 infusion reduced memory in these animals. Finally, we investigated if glucocorticoid action site was in hippocampus. Dexamethasone infused directly in CA1 was not able to mimic the systemic injection effect, suggesting an indirect GC modulation. In conclusion, ECS and GC seem to interact in a synergic way in order to modulate memory consolidation.

A ocitocina (OT) é um hormônio peptídico cujas funções clássicas incluem a contração uterina durante o parto e o reflexo de liberação do leite. Trabalhos recentes identificaram a participação da OT em outros processos, como no reconhecimento social, no comportamento maternal e na memória. O objetivo desta tese é identificar com maior precisão os efeitos da administração sistêmica de OT sobre os processos de consolidação e evocação da memória, em especial na tarefa de esquiva inibitória (EI), bem como mapear os mecanismos neurofisiológicos através dos quais a OT sistêmica exerce seus efeitos sobre o sistema nervoso central no processo de evocação da memória. A fim de estudar os efeitos da OT sobre a memória, ratos Wistar machos e fêmeas foram treinados na EI e receberam, imediatamente pós-treino ou 30 minutos pré-teste, ocitocina i.p. ou seu veículo (solução salina). A OT não apresentou efeitos sobre os ratos machos que a receberam imediatamente pós-treino, mas apresentou efeito amnésico sobre os outros três grupos - machos com OT pré-teste, fêmeas com OT pós-treino ou pré-teste. Uma vez que a OT tem conhecidos efeitos ansiolíticos, a tarefa do labirinto em cruz elevado foi utilizada para demonstrar que o efeito amnésico encontrados nesses três grupos não tem relação com os níveis de ansiedade, pois a dose consistentemente amnésica de OT não foi ansiolítica. Nas outras duas tarefas testadas, com caráter menos aversivo e mais espacial que a EI, o labirinto aquático e a habituação ao campo aberto, a OT não apresentou qualquer efeito sobre os ratos machos nelas treinados. Para investigar os mecanismos através dos quais a OT exerce seus efeitos sobre a evocação da memória, ratos Wistar machos receberam, 30 minutos préteste, administrações concomitantes de ocitocina i.p. (ou seu veículo, salina) e de 1) escopolamina (antagonista colinérgico não-seletivo) intra-hipocampal, ou 2) MT3 (antagonista colinérgico seletivo para M4) intra-hipocampal, ou 3) timolol (antagonista beta-adrenérgico) intra-hipocampal, ou 4) dexametasona (glicocorticóide sintético) i.p., ou ainda de veículo, tampão fosfato-salina para administração hipocampal ou salina para administração i.p.. Em todos estes experimentos, o efeito amnésico da OT sobre a evocação foi revertido por uma dose sem efeito próprio da outra droga. Estes resultados indicam que os efeitos amnésicos da ocitocina sobre a evocação da memória na tarefa da esquiva inibitória envolvem a participação dos sistemas colinérgico e adrenérgico no hipocampo e também dos glicocorticóides circulantes.

Gliomas são os mais comuns e devastadores tumores primários do sistema nervoso central. Os nucleotídeos da adenina são moléculas sinalizadoras no meio extracelular, envolvidas em importantes condições fisiológicas e patológicas. O ATP, neurotransmissor excitatório, e a adenosina, neuromoduladora, entre outros efeitos, podem induzir proliferação celular em linhagens de gliomas. Os eventos induzidos pelos nucleotídeos extracelulares são controlados pela ação das E-NTPDases, que hidrolisam o ATP até adenosina extracelularmente. Recentes estudos epidemiológicos têm sugerido que os flavonóides derivados da dieta, em particular a quercetina, apresentam um papel benéfico em prevenir ou inibir a tumorigênese. Assim, primeiramente nós avaliamos o efeito antiproliferativo da quercetina em linhagem de glioma humano U138MG. O estudo demonstrou que este flavonóide induziu em cultura de gliomas: (1) diminuição da proliferação e da viabilidade celular; (2) morte celular via necrose e apoptose; (3) parada no ciclo celular na fase G2 e (4) diminuição do índice mitótico. Além disso, nós demonstramos que a quercetina, enquanto promoveu regressão tumoral, protegeu culturas organotípicas hipocampais do dano isquêmico. Em conjunto, esses dados sugerem que a quercetina exibe efeitos antiproliferativos direcionados para as células tumorais e reduzida citotoxicidade para células normais, características altamente desejáveis na quimioterapia. Dados do nosso laboratório demonstram que o metabolismo extracelular das purinas encontra-se alterado em linhagens de gliomas com relação a culturas de astrócitos, sugerindo que mudanças no sistema purinérgico podem ser uma característica dos gliomas que potencialmente podem contribuir para o seu fenótipo de malignidade. Assim, o passo seguinte desse trabalho foi investigar o perfil de secreção dos derivados da adenina, o metabolismo extracelular do AMP e a ação da quercetina sobre o sistema purinérgico. As culturas de glioma apresentaram secreção de ATP, o qual foi detectado em maiores níveis com relação as outras moléculas avaliadas, ADP, AMP, adenosina e inosina. O AMP extracelular foi eficientemente metabolizado pelos gliomas, demonstrando uma ecto-5’-NT/CD73 muito ativa. Adicionalmente, quercetina interagiu com o sistema purinérgico, inibindo não-competitivamente a atividade da ecto-5’-NT/CD73 e modulando negativamente a sua expressão. Nós sugerimos que a inibição da atividade da ecto-5’-NT/CD73 pode resultar em um decréscimo na disponibilidade de adenosina extracelular, uma promotora tumoral. Tal efeito pode estar correlacionado com a inibição da proliferação promovida pela quercetina nessa linhagem de glioma. Nossos dados sugerem que a quercetina pode ter uma função importante na inibição da proliferação dos gliomas, atuando em diferentes vias de sinalização, incluindo o sistema purinérgico. Assim, esse estudo abre novas perspectivas para as potenciais aplicações dos flavonóides na prevenção e tratamento de tumores cerebrais.

Muitas similaridades existem entre isquemia cerebral e epilepsia a respeito de dano cerebral e mecanismos de autoproteção que são ativados próximos à lesão. Oxcarbazepina (OXC), droga anticonvulsivante, atua bloqueando os canais de sódio voltagem-dependentes, aumentando a condutância de potássio e modulando os canais de cálcio voltagem-dependentes. Nosso objetivo nesse trabalho foi analisar o perfil de neuroproteção da OXC e investigar o possível envolvimento da via de sinalização celular PI3-K (fosfatidil inositol 3-cinase), uma via conhecida por seus efeitos proliferativos e antiapoptótico. Para mimetizar uma isquemia, culturas organotípicas de fatias hipocampais de ratos Wistar de 6-8 dias foram expostas à privação de oxigênio e glicose (POG). A adição da OXC (30μM) antes da indução da lesão aumentou a sobrevivência neuronal no hipocampo de culturas organotípicas expostas a POG por 60 minutos, observado pela diminuição da incorporação de IP.Este efeito neuroprotetor foi prevenido por LY294002 (inibidor de PI3-K). Este resultado indica um possível envolvimento da via Akt na neuroproteção. Para investigar se a proteína Akt, uma cinase ativada pela PI3-K, estava envolvida na neuroproteção das células as condições de POG, analisamos a fosforilação e o imunoconteúdo dessa cinase em 1, 6 e 24 horas depois da reperfusão. Nenhuma alteração foi observada nesses parâmetros, sugerindo que, nesse caso, a fosforilação da Akt não está envolvida na neuroproteção mediada pela OXC. Da mesma maneira não foi observada alteração em 1, 6 e 24 horas na GSK-3β, uma cinase logo abaixo na via Akt, e pró-apoptótica, sugerindo que, nesse caso, a fosforilação da GSK-3β não está envolvida na neuroproteção mediada pela OXC. Juntos, os resultados deste trabalho mostram um claro efeito neuroprotetor da OXC contra a lesão isquêmica, que entretanto, não envolve a via de sinalização da Akt/GSK-3β. Embora a reversão da proteção ao tratamento, com o inibidor da PI3-K, seja um indício de que uma via possa ser ativada pela PI3-K e estar envolvida na neuroproteção. Os dados suportam a idéia que a OXC poderia ser utilizada na profilaxia e/ou tratamento da isquemia cerebral.

Produtos naturais derivados de planta têm contribuído enormemente para o desenvolvimento de drogas terapêuticas. Poligodial e drimanial são sesquiterpenos isolados da casca de Drymis winteri (Winteraceae), que apresenta propriedades antinociceptivas. O glutamato periférico possui ações nociceptivas; assim, neste estudo investigamos os efeitos destes compostos em vários parâmetros do sistema glutamatérgico de cérebro de ratos e camundongos. O poligodial, in vitro, inibiu significativamente a união do glutamato aos seus receptores, a captação de glutamato em céluas de astrocitos, assim como a captação de glutamato por fatias de córtex, hipocampo e estriado de cérebro de ratos, e estimulou a liberação de glutamato em preparações de sinaptossomas.O drimanial, in vitro, inibiu significativamente a união do glutamato aos seus receptores, a captação de glutamato em células de astrocitos e em preparações de vesículas sinápticas, assim como a captação de glutamato por fatias de córtex, hipocampo e estriado de cérebro de ratos, e estimulou a liberação de glutamato em preparações de sinaptossomas. Quando efetuamos experimentos, in vivo, em camundongos injetados i.p., observamos que a captação de glutamato por fatias de hipocampo e estriado foi inibida por ambos (poligodial e drimanial) enquanto em fatias de córtex não tiveram efeito. Estes resultados demonstram que há uma possibilidade destes dois compostos aumentarem as concentrações extracelulares de glutamato, apontando para um possível efeito neurotóxico, o que sugere cautela com suas utilizações terapêuticas. / Natural products including those derived from plants, have over the years greatly contributed to the development of therapeutic drugs. Polygodial and drimanial are sesquiterpenes isolated from the bark of the plant Drymis Winteri (Winteraceae) that exhibit antinociceptive properties. Since peripheral glutamate presents nociceptive actions, in this study it was investigated the effects of these compounds on the glutamatergic system in rat brain and mice. Polygodial in vitro inhibited glutamate binding, glutamate uptake by astrocytes, as well as by cortical, hippocampal and striatal slices, and increased synaptosomal glutamate release. The drimanial in vitro inhibited glutamate binding, glutamate uptake by astrocytes, synaptic vesicles, as well as by cortical, hippocampal and striatal slices, and increased synaptosomal glutamate release.When injected intraperitoneally in adult male mice, we observed that both polygodial and drimanial inhibited the glutamate uptake in slices from hippocampus and striatum, and did not affects glutamate uptake by cortical slices. These concurrent effects would predispose to an increase in the extracellular glutamate concentrations, leading to possible neurotoxic effects (excitotoxicity) of these natural compounds, which would suggest the need for some caution in their therapeutic application.

O receptor da capsaicina TRPV1 (transient receptor potential channel – vanilloid 1) é um canal de cátions não-seletivo que promove o influxo de cálcio em neurônios, quando ativado por estímulos nocivos. O caracol terrestre Megalobulimus abbreviatus apresenta comportamento aversivo, elevando seu complexo cabeça-pé quando colocado sobre substratos nocivos, e serve como um modelo simples e útil em experimentos de nocicepção. O objetivo deste estudo foi medir a resposta nociceptiva (latência aversiva) do M. abbreviatus após exposição à capsaicina tópica (soluções aquosas a 0,1% e 0,5%), e compará-la àquelas obtidas em um modelo prévio de estímulo térmico nocivo (50oC). Foi também testado se o vermelho de rutênio (doses de 3 mg/kg e 6 mg/kg, 5 min antes da exposição) e a capsazepina (doses de 1 mg/kg e 3 mg/kg, 5 min antes da exposição), respectivamente antagonistas inespecífico e específico do receptor vanilóide 1, poderiam modificar tanto as respostas evocadas pela capsaicina quanto aquelas obtidas com estímulo térmico aversivo.Finalmente, os animais foram injetados com salina, morfina (20 mg/kg), naloxone (5 mg/kg) ou morfina mais naloxone, 15 min antes da exposição à capsaicina 0.5%. As latências foram medidas quando o animal elevava seu complexo cabeça-pé a 1 cm do substrato. Os dados foram comparados por análise de variância de uma via (ANOVA) e teste post hoc de mínima diferença significativa (LSD), e por teste T de Student (p<0,05), em software SPSS 7.0. Resultados (média +/- EMP): a capsaicina tópica provocou comportamento de retirada intenso de forma dose-dependente (25.4 +/- 7 2.0 s, 15.3 +/- 1.9 s e 9.1 +/- 1.0 s para veículo, capsaicina a 0.1% e a 0.5%, respectivamente). A capsazepina inibiu significativamente a resposta à capsaicina (19.2 +/- 1.8 s para concentração de 1 mg/kg; 5.3 +/- 0.4 s para o veículo), e a resposta ao calor nocivo (28.1 +/- 1.8 s, 48.8 +/- 3.6 s, 20.4 +/- 1.2 s para concentrações de 1 mg/kg, 3 mg/kg e veículo, respectivamente). O vermelho de rutênio (6 mg/kg and 3 mg/kg, respectivamente) atenuou tanto as respostas de retirada à capsaicina (23.1 +/- 1.9 s) e ao calor (55.4 +/- 6.5 s) , quando comparadas ao veículo (16.8 +/- 2.6 s e 33.9 +/- 6.4 s, respectivamente). A morfina aumentou as latências induzidas pela capsaicina (26.5 +/- 3.4 s). O naloxone, tanto sozinho (8.1 +/- 1.1 s) quanto em combinação com a morfina (8.7 +/- 1.3 s), diminuiu marcadamente as latências provocadas pela capsaicina quando comparado à morfina apenas, ou à salina (18.2 +/- 2.6 s). Estes resultados indicam que o receptor TRPV1 desempenha um papel no comportamento aversivo do M. abbreviatus e evidencia um mecanismo regulado por opióides nas respostas induzidas pela capsaicina.

Várias evidências indicam que os derivados da guanina (nucleotídeos GTP, GDP, GMP e o nucleosídeo guanosina) são capazes, além de atuarem intracelularmente, de atuarem do lado externo da membrana plasmática celular, exercendo efeitos neuromoduladores no sistema nervoso central. Funções tróficas, mitóticas e até antiapoptóticas nas diferentes células neurais já foram descritas para alguns dos derivados, mas são os efeitos relacionados ao antagonismo do sistema glutamatérgico que parecem indicar um grande potencial terapêutico para os derivados da guanina. Os derivados da guanina, especialmente a guanosina, são capazes de estimular a captação de glutamato em cultura de células astrocitárias e em fatias de tecido cerebral. Atuam como anticonvulsivantes pelas mais diversas vias de administração, e ainda possuem efeito amnésico em ratos e camundongos. Tanto o aumento provocado na captação de glutamato, como o efeito anticonvulsivante parece ser realizado especificamente pela guanosina, uma vez que os nucleotídeos necessitam ser hidrolisados para exercerem tais efeitos. Nesta dissertação, demonstramos que o GMP administrado tanto sistemicamente, como centralmente é capaz de exercer um efeito amnésico em camundongos na tarefa da esquiva inibitória. Como na ação anticonvulsivante e, sobre a modulação da captação de glutamato, a guanosina parece ser a real efetora do efeito amnésico apresentado pelo GMP, uma vez que o uso de um inibidor da conversão de GMP para guanosina leva à inibição do seu efeito. Ainda, essa conversão do GMP a guanosina parece ser realizada tanto sistemicamente como centralmente em camundongos. Desta forma, a administração de GMP parece ser uma efetiva estratégia para aumentar os níveis de GUO em futuros estudos sobre as possíveis ações terapêuticas da GUO. / Several evidences report that guanine based purines (nucleotides GTP, GDP, GMP and guanosine nucleoside) acts , besides intracellularly, at the outside of plasmatic membrana, exerting neuromodulatory roles in central nervous system. Trophic, mitotic and even antiapoptotic functions in different neural cells have been described to some of the guanine based purines, however the effects in relation to the glutamatergic system seem to indicate an important therapeutic potential for guanine based purines. The guanine based purines, mainly guanosine, are able to stimulate the glutamate uptake in astrocyte culture and brain tissue slices. They act as anticonvulsant by different vias of administration, and also display an amnesic effect in rats and mice. Both the stimulatory upon the glutamate uptake, and the anticonvulsant effects seem to be specifically to guanosine, given that the nucleotides has to be hydrolyzed to display these effects. In this study, we showed that both a systemic or a centrally administration of GMP is able to display an amnesic effect at the inhibitory avoidance task in mice. Like the anticonvulsant and stimulatory upon glutamate uptake effects, the guanosine seems to be the real agent for the amnesic effect displayed by GMP, since when an inhibitor of the conversion of GMP to guanosine is used before the centrally nucleotide administration, the amnesic effect is not observed. In addition, the conversion of GMP to guanosine seems to occur both systemically and centrally in mice. the action of ecto- 5V-nucleotidase. Therefore, administration of GMP may also be an effective strategy to increase GUO levels in future studies of possible therapeutic actions of GUO.

Les mucopolysaccharidoses (MPS), un sous-groupe des maladies de surcharge lysosomale, sont causées par le défice d'une enzyme lysosomale intervenant dans le catabolisme des glycosaminoglycanes. L'absence de dégradation de ces molécules entraîne leur accumulation dans les lysosomes conduisant à une souffrance cellulaire. La plupart des MPS s'accompagnent de désordres neurologiques. Les formes sévères de MPS I (défice en α-L-iduronidase (IDUA)) se caractérisent par des manifestations neurologiques sévères. Actuellement, les approches thérapeutiques pour les MPSI s'agitent de la greffe de moelle osseuse (GMO) ou de l'injection d'enzyme purifiée (TRE). La greffe de moelle osseuse haplo-identique et géno-identique peut stopperle processus de la maladie y compris la neurodégénérescence mais les taux de mortalité et de morbidité sont élevés. L'enzymothérapie substitutive n'est pas efficace contre les atteintes du système nerveux central (SNC) car l'enzyme ne traverse pas la barrière hématoencéphalique. Les lésions de surcharge lysosomale étant diffuses dans tout le SNC, l'objectif est d'apporter l'enzyme dans la totalité de l'encéphale. Ceci peut se concevoir grâce à la thérapie génique in situ en injectant des vecteurs viraux directement dans le parenchyme cérébral par une méthode stéréotaxique, créant ainsi une source intracérébrale d'enzyme. Les vecteurs AAV sont capables de transduire les neurones et les cellules gliales du SNC. Dans ce travail nous présentons un protocol prè-clinique de thérapie génétique avec des vecteurs AAV2.5-IDUA injectés dans le striatum des souris agées de 6-semaines. L'injection a été bilaterale. Nos résultats indiquent que le transfert de gène induit une expression persistante de l'IDUA dans les cellules et entraîne une disparition des lésions de surcharge. Nous avons démontré l'efficacité et faisabilité de cette approche therapeutique pour traiter les lesions de surchage dans le cerveau des souris MPSI. Ainsi, nous proposons l'association de ce protocol de thérapie génique avec une thérapie systemique (TRE ou GMO), dans un age precoce, comme une approche thérapeutique adéquate et efficace pour le traitement global du MPS I. / As mucopolissacaridoses (MPS) constituem um subgrupo de doenças lisossomais de depósito, causadas pela deficiência em uma enzima lisossomal envolvida no catabolismo de glicosaminoglicanos. A ausência de degradação destas moléculas leva ao seu acúmulo nos lisossomas, conduzindo a um processo de dano ou degeneração celular. A maior parte das MPS apresenta desordens neurológicas. As formas serveras de MPS I [déficite em α-L-iduronidase (IDUA)] caracterizam-se por manifestações neurológicas severas. Atualmente, as abordagens terapêuticas para MPSI resumem-se ao transplante de medula óssea (TMO) e à terapia de reposição enzimática (TRE). O TMO haplo-idêntico ou geno-idêntico pode desacelerar ou mesmo parar o processo patológico, inclusive a neurodegeneração. As taxas de mortalidade e morbidade, entretanto, são elevadas. A TRE não é eficaz contra o comprometimento do sistema nervoso central (SNC), já que a enzima não pode atravessar a barreira hemato-encefálica. As lesões de depósito lisossomal são difusas por todo o SNC. Assim, o objetivo é fornecer a enzima para todo ou quase todo o encéfalo. Isto pode ser alcançado através de terapia gênica in situ, injetando vetores virais diretamente no parênquima cerebral, através de método estereotáxico, criando assim uma fonte intracerebral da enzima. Os vetores derivados de vírus adeno-associados (AAV) são capazes de transduzir os neurônios e as células gliais do SNC. Neste trabalho, nós apresentamos um protocolo pré-clínico de terapia gênica com vetor AAV2.5-IDUA injetado via intra-estriatal, bilateralmente, em camundongos com 6 semanas de vida. Nossos resultados indicam que a transferência gênica induz uma expressão persistente de IDUA nas células e leva à reversão das lesões de depósito lisossomal na quase-totalidade do SNC. Assim, nós demonstramos a eficácia e a viabilidade desta abordagem terapêutica na correção e/ou prevenção das manifestações do SNC em um modelo murino de MPSI. Assim, sugerimos que a associação deste protocolo de terapia gênica com uma terapia sistêmica (ERT ou TMO), em idade precoce, poderia ser uma abordagem terapêutica adequada e eficaz para o tratamento global da MPSI. / Mucopolysaccharidosis (MPS) is a type of lysosomal storage disease, caused by a deficiency in lysosomal enzymes involved in glycosaminoglycan catabolism. The absence of degradation of these molecules leads to cellular damage or degeneration process. The majority of MPSs shows neurological disorders. Severe forms of MPSI (defficiency in α-L-iduronidase (IDUA)) are characterized by severe neurological manifestations. Currently, therapeutic approaches for MPSI are limited to bone marrow transplantation (BMT) and enzyme replacement therapy (ERT). Haplo-identical or geno-identical BMT is able to slow or stop the pathological process, including neurodegeneration. However, mortality and morbitiy rates are high. The ERT is not efficient to correct or prevent central nervous system (CNS) damage, since the enzyme is not able to cross the blood-brain barrier. Storage lesions could be diffusely found in all CNS. Thus, the aim is the widespread delivery of the enzyme for the whole brain. This can be reached through in situ gene therapy, by injecting viral vectors directly in brain parenchyma, through stereotaxical methods, creating a brain source of the enzyme. AAV vectors are able to transduce neurons and glial cells of the CNS. In the present work, we have established a gene-therapy pre-clinical protocol with AAV2.5-IDUA vector which have been administered bilaterally in the striatum of 6-weeks old mice. Our results indicate that gene transfer leads to persistent IDUA expression in the cells and to the reversion of storage lesions in almost all the CNS. We have demonstrated the effectiveness and viability of this therapeutic approach in the correction or prevention of storage lesions in the MPSI mice brain. Thus, we suggest that the association of this gene therapy protocol with systemic therapy (ERT or BMT), in early age, could be an adequate and efective therapeutic approach to the global treatment of MPSI.

A cafeína é uma substância amplamente consumida na forma de café, chás e refrigerantes. Estudos demonstram sua influência no comportamento alimentar aparentemente promovendo uma pequena redução na ingestão de calorias e no comportamento do tipo ansioso, onde altas doses podem induzir um estado de ansiedade. Além disso, ela parece ser neuroprotetora, e é possível que parte desse efeito seja devido a sua atividade antioxidante a qual está bem descrita in vitro. O consumo de cafeína muitas vezes está associado a situações de estresse. A exposição ao estresse crônico leva a alterações bioquímicas e comportamentais, tendo sido sugerido que aumenta a produção de radicais livres. O objetivo deste trabalho é verificar o efeito do consumo de cafeína e do estresse crônico sobre os parâmetros comportamentais, comportamento do tipo ansioso e alimentar e sobre parâmetros bioquímicos relacionados ao estresse oxidativo em hipocampo, estriado e córtex cerebral de ratos. Além disso, diferenças sexo-específicas foram verificadas com relação ao comportamento do tipo ansioso e ao dano ao ADN. Ratos Wistar machos e fêmeas foram submetidos ao estresse por contenção por 40 dias. A dieta consistiu de ração padrão e cafeína 0,3 ou 1g/L na água de beber, a vontade, como única fonte de líquido disponível. Controles receberam água da torneira. A ansiedade e o comportamento alimentar foram avaliados, bem como o dano ao ADN (em hipocampo), a lipoperoxidação, o Potencial antioxidante reativo total (TRAP) e a atividade das enzimas antioxidantes Superóxido dismutase (SOD), Glutationa peroxidase (GPx) e Catalase (CAT), no hipocampo, estriado e córtex cerebral. O consumo de cafeína e o estresse crônico aumentaram o comportamento do tipo ansioso, efeito que foi observado apenas nos machos. No comportamento alimentar, a cafeína (0,3g/L e 1g/L) aumentou a latência e diminuiu o consumo de alimento doce (Froot Loops® ) no estado alimentado. Além disso, a cafeína 1g/L levou a um consumo menos intenso de alimento salgado (Cheetos®) pelos ratos no estado de jejum. Tanto a cafeína quanto o estresse aumentaram o dano ao ADN no hipocampo de ratos machos sem haver alteração nas fêmeas. Com relação ao estresse oxidativo, houve interações entre estresse e cafeína, especialmente no córtex, na atividade da SOD e da CAT, uma vez que a cafeína aumentou a atividade destas enzimas nos animais controles e não teve efeito nos estressados. Além disso, o estresse diminuiu a atividade da GPx no córtex e aumentou a atividade da SOD no estriado. Conclui-se que o estresse crônico e o consumo de cafeína levaram a um aumento no comportamento do tipo ansioso em ratos machos. Além disso, a cafeína aumentou a latência e diminuiu o consumo de Froot Loops® em ratos previamente alimentados. Por outro lado, o estresse repetido por contenção induziu um estado de maior susceptibilidade ao estresse oxidativo em algumas estruturas cerebrais devido a atividade alterada das enzimas antioxidantes, enquanto que, a administração crônica de cafeína levou em alguns casos (depende da estrutura) a um aumento na atividade de enzimas antioxidantes, sugerindo um papel neuroprotetor, que depende do estado do sujeito (estressado ou não). / Caffeine is widely consumed in coffee, tea and soft-drinks. Studies show its influence on feeding behavior apparently through slight reduction on calorie ingestion and on anxiety-like behavior, where high doses can induce anxiety states. Besides, it seems to be neuroprotective, and it is possible that part of this effect is due to its antioxidant activity, which is well described in vitro. Caffeine consumption is many times associated to stressfull situations. The exposure to chronic stress leads to biochemical and behavioral changes and it has been suggested that increases free radicals production. The aim of this work is to verify the effect of caffeine consumption and chronic stress on behavioral parameters, anxiety-like-behavior and feeding behavior and on biochemical parameters related to oxidative stress in hippocampus, striatum and brain cortex of rats. Besides, sex specifics differences were verified on anxiety-like behavior and on DNA damage. Wistar rats male and female were submitted to restraint stress for 40 days. The diet was standard chow and caffeine 0.3g/L or 1g/L in the drinking water, ad libitum, as the only source of drinking. Controls received tap water. Anxiety-like-behavior and feeding behavior were evaluated as well as DNA damage (in the hippocampus), lipoperoxidation, Total reactive antioxidant potential (TRAP), and antioxidant enzymes ativities, Superoxide Dismutase (SOD), Glutathione Peroxidase (GPx) and Catalase (CAT) in the hippocampus, striatum and brain cortex. The caffeine consumption and chronic stress increased anxiety-like behavior, effect which was observed only in males. On feeding behavioral, caffeine 0.3g/L and 1g/L increased the latency and decreased the consumption of sweet food (Froot Loops®) on feeding state. Besides, caffeine 1g/L led to a less intense consumption of salty food (Cheetos®), on fasting state. Both caffeine and stress increased the DNA damage in the hippocampus of male rats, without any alteration on females. About oxidative stress, there were interactions between caffeine and stress, specially on cortex, on SOD and CAT activities, once caffeine increased the activity of these enzymes in control animals and had no effect in stressed animals. Furthermore, stress decreased GPx activity in the cortex and increased SOD activity in the estriatum. In conclusion, chronic stress and caffeine consumption led to an increase on anxiety-like behavior in male rats. Besides, caffeine increased the latency and decreased the consumption of Froot Loops® in prefeeding rats. On the other hand, repeated restraint stress induced a state of higher susceptibility to oxidative stress in some structures, considering the altered activities of antioxidant enzymes, while the chronic administration of caffeine, led, in some cases (depending on the structure), to increased activity of antioxidant enzymes, suggesting a possible neuroprotective role, which depends on the subject state (stressed or not).