A isquemia cerebral é uma doença grave, sendo a segunda causa mais comum de morte e a principal causa de incapacidade em todo o mundo. A redução repentina do fluxo sanguíneo cerebral leva à diminuição do fornecimento de oxigênio e de glicose, resultando em uma falha no metabolismo energético cerebral. Este desequilíbrio no metabolismo energético é claramente o elemento chave no processo isquêmico, resultando em danos celulares e comprometimento das funções neurológicas. A excitotoxicidade glutamatérgica, o estresse oxidativo e processo inflamatório desempenham papéis importantes na lesão cerebral isquêmica, levando a danos teciduais que comprometem a integridade do tecido durante a isquemia. A guanosina e a inosina são conhecidas por desempenhar um papel neuroproteção ao sistema nervoso central, agindo como um modulador negativo do sistema glutamatérgico e possuindo efeitos tróficos em células neurais. Desta forma, nesta tese, avaliaram-se diversos mecanismos que são modulados pela guanosina e inosina em modelos experimentais de isquemia cerebral in vivo. Inicialmente, demonstrou-se que a guanosina é efetiva na neuroproteção contra a isquemia cerebral focal em ratos, causando redução de danos neuronais e astrogliais, diminuindo a peroxidação lipídica e o volume de enfarte cerebral e, consequentemente, recuperando a função motora do membro anterior debilitado pela isquemia. Esta neuroproteção estaria envolvida na manutenção do ambiente redox celular, na modulação da resposta inflamatória e na modulação do sistema glutamatérgico, mecanismos ligados à lesão isquêmica. A isquemia cerebral causou um aumento do número total de células micróglias e também uma maior ativação destas células, efeito inibido pela administração de guanosina. Nesta tese, também investigamos os efeitos agudos relacionados à neuroproteção da administração de guanosina e de inosina como reposição volêmica em um modelo de choque hemorrágico (que, potencialmente, diminui a perfusão sanguínea cerebral) em suínos. A guanosina e a inosina foram capazes de diminuir os níveis de glutamato mais rapidamente do que o controle e de modular o ambiente de citocinas pró-inflamatórias, diminuindo os níveis de IL-1β e TNF-α (apenas inosina) após choque hemorrágico. Esta supressão pode estar associada com diminuição na morte neuronal tardia, o que implicaria em uma melhora no prejuízo cognitivo que ocorre choque hemorrágico. No geral, nosso trabalho representa uma importante contribuição para o conhecimento sobre os possíveis mecanismos neuroprotetores da guanosina e da inosina em modelos de isquemia cerebral. / Cerebral ischemia is a devastating disease, being the second most common cause of death and the major cause of disability worldwide. The sudden reduction in cerebral blood flow leads to decreased oxygen and glucose supplies, resulting in a failure of cellular bioenergetics. Disruption of brain energetics metabolism is clearly a key element in stroke, resulting in cellular damage and impairment of neurological functions. Glutamate excitotoxicity, oxidative stress and neuroinflammation play important roles in ischemic brain injury, with harmful impacts on ischemic cerebral tissue. As guanosine and inosine play an important neuroprotective role in the central nervous system, exerting glutamatergic system antagonism and trophic effects on neural cells, in this study, it was evaluated the neuroprotective effects of guanosine and inosine against in vivo cerebral ischemia models. Initially, we demonstrated that guanosine was neuroprotective against cerebral focal ischemia in rats causing reduction of neuronal and astroglial damage, decreasing lipid peroxidation and cerebral infarct volume, and consequently recovery in the function of impaired forelimb. These neuroprotection could be involved in the maintenance of the cellular redox environment, modulating the inflammatory response and the glutamatergic systems. Furthermore, ischemia increased the total number of microglial cells, and changed the morphological characteristics. These effects were inhibited by guanosine treatment. Additionally, it was also investigated the acute neuroprotective effects of guanosine and inosine as a fluid resuscitation in a model of hemorrhagic shock in swines. The treatment with guanosine or inosine was able to decrease glutamate levels faster than control group and also was able to modulate the proinflammatory cytokines environment, decreasing IL-1β and TNF-α (only inosine) levels after hemorrhagic shock. These effects could be associated with reduction delayed neuronal cell damage, improving cognitive impairment that occurs in hemorrhagic shock. Overall, our work represents an important contribution to the knowledge regarding the putative neuroprotective mechanisms of guanosine and inosine in cerebral ischemia models.

A acidemia glutárica do tipo I (AG I) é um erro inato do metabolismo causado pela deficiência da glutaril-CoA desidrogenase (GCDH), uma enzima responsável pelo catabolismo da lisina, hidroxilisina e triptofano. A deficiência da atividade da GCDH leva ao acúmulo nos fluidos corporais e no cérebro predominantemente de ácido glutárico (AG) e em menor grau do ácido 3- hidroxiglutárico e do ácido glutacônico. Clinicamente, os pacientes apresentam macrocefalia ao nascimento e uma hipomielinização ou desmielinização progressiva do córtex cerebral. Crises de descompensação metabólica ocorrem usualmente entre 6 e 24 meses de vida, resultando numa destruição irreversível de regiões cerebrais suscetíveis, em particular o estriado, e subseqüentemente alterações severas dos movimentos, como distonia e discinesia. Apesar dos sintomas neurológicos severos e alterações neuropatológicas cerebrais importantes (atrofia cerebral), os mecanismos que levam ao dano cerebral na AG I são pouco conhecidos. No presente estudo, investigamos o efeito in vitro do AG sobre vários parâmetros do sistema glutamatérgico, tais como a união de glutamato a membranas plasmáticas sinápticas na presença e ausência de sódio, a captação de glutamato por fatias cerebrais e a liberação de glutamato induzida por potássio por preparações sinaptossomais de córtex cerebral e estriado ou cérebro médio de ratos ao longo do desenvolvimento. Primeiro, observamos que o AG diminui a união de glutamato Na+-independente a membranas sinápticas de córtex cerebral e cérebro médio de ratos de 7 e 15 dias de vida, evidenciando uma possível competição entre o glutamato e o AG por sítios de receptores glutamatérgicos. Visto que uma diminuição da união de glutamato Na+- independente pode representar uma interação do AG com receptores glutamatérgicos, investigamos se AG interage com receptores glutamatérgicos pela adição de antagonistas de receptores NMDA e não-NMDA. Verificamos que, em córtex cerebral de ratos de 15 dias de vida, o AG e o CNQX (antagonista de receptores não-NMDA) diminuem a união de glutamato em 20 e 40 %, respectivamente, e que a co-incubação desses compostos não provoca um efeito aditivo, sugerindo que a união do AG e do CNQX ao receptor não-NMDA ocorre provavelmente através do mesmo sítio. Resultados semelhantes foram encontrados em cérebro médio de ratos de 15 dias de vida. Por outro lado, o AG não alterou a união de glutamato na presença de sódio tanto em córtex cerebral como em cérebro médio e/ou estriado, sugerindo que o AG não compete pelos transportadores de glutamato. Também observamos que o AG diminui a captação de glutamato por fatias de córtex cerebral de ratos de 7 dias de vida, o que pode provavelmente resultar num excesso de glutamato na fenda sináptica levando à excitotoxicidade, o que pode ser relacionado com o dano cerebral característico dos pacientes com AG I. A inibição da captação de glutamato por fatias não foi prevenida pela pré-incubação com creatina e N-acetilcisteína, sugerindo que essa ação do AG provavelmente não se deva a um efeito indireto reduzindo o metabolismo energético ou aumentando a produção de radicais livres. Finalmente, verificamos que o AG não alterou a liberação de glutamato estimulada por potássio por sinaptossomas. Assim, concluímos que o AG pode alterar o sistema glutamatérgico durante o desenvolvimento cerebral, resultando em possíveis ações deletérias sobre o SNC que podem explicar ao menos em parte a neuropatogenia da AG I.

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.

A descoberta do papel essencial do selênio no centro ativo da enzima antioxidante glutationa peroxidase despertou o interesse científico por este elemento, que até então tinha sua toxicidade como o único alvo de estudos biológicos. Muitas propriedades farmacológicas foram descobertas a partir de então, e isto motivou a síntese de compostos orgânicos de selênio que apresentassem menor toxicidade e maior potencial terapêutico. Nesta busca, o disseleneto de difenila, (PhSe)2, tem merecido destaque desde a década de 80 principalmente por ser um mimético da enzima glutationa peroxidase. Estudos têm revelado que além de antioxidante, este composto possui propriedades neuroprotetoras, antiinflamatórias e antiúlcera. No entanto, sua habilidade em oxidar proteínas sulfidrílicas lhe confere características tóxicas. Alterações importantes causadas por este composto sobre o sistema glutamatérgico vêm sendo relatadas. Entretanto, estudos que avaliem mecanismos moleculares da ação do (PhSe)2 sobre o sistema nervoso central ainda estão sendo investigados. Neste trabalho, a administração aguda de (PhSe)2 pela via oral causou uma inibição na captação de glutamato em fatias de hipocampo. Mecanismos moleculares foram avaliados na tentativa de compreender como este composto atua sobre a neurotransmissão glutamatérgica. O efeito do (PhSe)2 sobre o imunoconteúdo de todos os transportadores de glutamato mostrou, de um modo geral, que este composto orgânico de selênio pode afetar a neurotransmissão glutamatérgica por alterar o imunoconteúdo dos transportadores de glutamato. Seus efeitos sobre a captação de glutamato foram atribuídos a uma redução no imunoconteúdo de GFAP e do transportador vesicular de glutamato 1 (VGLUT1), associados a uma redução no imunoconteúdo da SNAP-25. Estes resultados demonstram que os efeitos do (PhSe)2 atingem tanto os terminais nervosos quanto as células gliais, ambos responsáveis pela remoção do glutamato extracelular. O transportador neuronal EAAC1 e o glial GLAST tiveram seus imunoconteúdos aumentados, o que nos leva a sugerir um mecanismo compensatório condicionado por estes transportadores com o objetivo de reduzir os níveis de glutamato extracelulares. O possível envolvimento das espécies reativas de oxigênio no efeito inibitório da captação de glutamato também foi testado. Entretanto, como nenhuma alteração foi encontrada a influência do estresse oxidativo sobre a inibição da captação poderia ser descartada pelo menos nas doses e via de administração testadas neste trabalho. / The essential role of selenium was firstly described as the active center of the antixiodant enzyme glutathione peroxidase. Since then, the biological research have been increased specially concerning the pharmacological properties, which lead to the synthesis of new organo seleno compounds that present lower toxicity and higher therapeutic potential. In this way, diphenyl diselenide (PhSe)2 has deserved attention since the 80’s, mainly because it is a glutathione peroxidase-mimetic. Besides the antioxidant activity, some studies have shown that this compound has neuroprotector, anti-inflammatory and anti-ulcer properties. Its ability to oxidize sulphydryl proteins has been shown to be the major mechanismo for toxicity. Recently, it was reported that (PhSe)2 administered in rodents was able to modify some parameters of glutamatergic system. However, studies that evaluate molecular mechanisms of (PhSe)2 action on central nervous system were not quite elucidated. In this work, oral acute administration of (PhSe)2 caused an inhibition on glutamate uptake in hippocampal slices. Molecular mechanisms were evaluated for understanding how this compound acts on glutamatergic neurotransmission. Altogether, the effect of (PhSe)2 on immunocontent of all glutamate transporters showed that this organo seleno compound altered the immunocontent of glutamate transporters. Its effects on glutamate uptake were attributed by a reduction on glial fibrilar acid protein (GFAP) and vesicular glutamate transporter 1 (VGLUT1) immunocontent, associated with a reduction on SNAP-25 immnunocontent. These results demonstrate that (PhSe)2 affect terminal nerves and also glial cells, both responsible by removing extracellular glutamate. On the other hand, the neuronal (EAAC1) and glial (GLAST) transporters presented and increase in their immunocontent by the treatment with (PhSe)2, which may suggest a compensatory mechanism conditioned by these transporters in order to reduce the extracellular glutamate levels. The possible involvement of oxygen reactive species in inhibitory effect of glutamate uptake was also tested. Because no alterations were found, the influence of oxidative stress on inhibition glutamate uptake could be discarded, at least in doses and administration route tested in this work.

A descoberta do papel essencial do selênio no centro ativo da enzima antioxidante glutationa peroxidase despertou o interesse científico por este elemento, que até então tinha sua toxicidade como o único alvo de estudos biológicos. Muitas propriedades farmacológicas foram descobertas a partir de então, e isto motivou a síntese de compostos orgânicos de selênio que apresentassem menor toxicidade e maior potencial terapêutico. Nesta busca, o disseleneto de difenila, (PhSe)2, tem merecido destaque desde a década de 80 principalmente por ser um mimético da enzima glutationa peroxidase. Estudos têm revelado que além de antioxidante, este composto possui propriedades neuroprotetoras, antiinflamatórias e antiúlcera. No entanto, sua habilidade em oxidar proteínas sulfidrílicas lhe confere características tóxicas. Alterações importantes causadas por este composto sobre o sistema glutamatérgico vêm sendo relatadas. Entretanto, estudos que avaliem mecanismos moleculares da ação do (PhSe)2 sobre o sistema nervoso central ainda estão sendo investigados. Neste trabalho, a administração aguda de (PhSe)2 pela via oral causou uma inibição na captação de glutamato em fatias de hipocampo. Mecanismos moleculares foram avaliados na tentativa de compreender como este composto atua sobre a neurotransmissão glutamatérgica. O efeito do (PhSe)2 sobre o imunoconteúdo de todos os transportadores de glutamato mostrou, de um modo geral, que este composto orgânico de selênio pode afetar a neurotransmissão glutamatérgica por alterar o imunoconteúdo dos transportadores de glutamato. Seus efeitos sobre a captação de glutamato foram atribuídos a uma redução no imunoconteúdo de GFAP e do transportador vesicular de glutamato 1 (VGLUT1), associados a uma redução no imunoconteúdo da SNAP-25. Estes resultados demonstram que os efeitos do (PhSe)2 atingem tanto os terminais nervosos quanto as células gliais, ambos responsáveis pela remoção do glutamato extracelular. O transportador neuronal EAAC1 e o glial GLAST tiveram seus imunoconteúdos aumentados, o que nos leva a sugerir um mecanismo compensatório condicionado por estes transportadores com o objetivo de reduzir os níveis de glutamato extracelulares. O possível envolvimento das espécies reativas de oxigênio no efeito inibitório da captação de glutamato também foi testado. Entretanto, como nenhuma alteração foi encontrada a influência do estresse oxidativo sobre a inibição da captação poderia ser descartada pelo menos nas doses e via de administração testadas neste trabalho. / The essential role of selenium was firstly described as the active center of the antixiodant enzyme glutathione peroxidase. Since then, the biological research have been increased specially concerning the pharmacological properties, which lead to the synthesis of new organo seleno compounds that present lower toxicity and higher therapeutic potential. In this way, diphenyl diselenide (PhSe)2 has deserved attention since the 80’s, mainly because it is a glutathione peroxidase-mimetic. Besides the antioxidant activity, some studies have shown that this compound has neuroprotector, anti-inflammatory and anti-ulcer properties. Its ability to oxidize sulphydryl proteins has been shown to be the major mechanismo for toxicity. Recently, it was reported that (PhSe)2 administered in rodents was able to modify some parameters of glutamatergic system. However, studies that evaluate molecular mechanisms of (PhSe)2 action on central nervous system were not quite elucidated. In this work, oral acute administration of (PhSe)2 caused an inhibition on glutamate uptake in hippocampal slices. Molecular mechanisms were evaluated for understanding how this compound acts on glutamatergic neurotransmission. Altogether, the effect of (PhSe)2 on immunocontent of all glutamate transporters showed that this organo seleno compound altered the immunocontent of glutamate transporters. Its effects on glutamate uptake were attributed by a reduction on glial fibrilar acid protein (GFAP) and vesicular glutamate transporter 1 (VGLUT1) immunocontent, associated with a reduction on SNAP-25 immnunocontent. These results demonstrate that (PhSe)2 affect terminal nerves and also glial cells, both responsible by removing extracellular glutamate. On the other hand, the neuronal (EAAC1) and glial (GLAST) transporters presented and increase in their immunocontent by the treatment with (PhSe)2, which may suggest a compensatory mechanism conditioned by these transporters in order to reduce the extracellular glutamate levels. The possible involvement of oxygen reactive species in inhibitory effect of glutamate uptake was also tested. Because no alterations were found, the influence of oxidative stress on inhibition glutamate uptake could be discarded, at least in doses and administration route tested in this work.

A acidemia glutárica do tipo I (AG I) é um erro inato do metabolismo causado pela deficiência da glutaril-CoA desidrogenase (GCDH), uma enzima responsável pelo catabolismo da lisina, hidroxilisina e triptofano. A deficiência da atividade da GCDH leva ao acúmulo nos fluidos corporais e no cérebro predominantemente de ácido glutárico (AG) e em menor grau do ácido 3- hidroxiglutárico e do ácido glutacônico. Clinicamente, os pacientes apresentam macrocefalia ao nascimento e uma hipomielinização ou desmielinização progressiva do córtex cerebral. Crises de descompensação metabólica ocorrem usualmente entre 6 e 24 meses de vida, resultando numa destruição irreversível de regiões cerebrais suscetíveis, em particular o estriado, e subseqüentemente alterações severas dos movimentos, como distonia e discinesia. Apesar dos sintomas neurológicos severos e alterações neuropatológicas cerebrais importantes (atrofia cerebral), os mecanismos que levam ao dano cerebral na AG I são pouco conhecidos. No presente estudo, investigamos o efeito in vitro do AG sobre vários parâmetros do sistema glutamatérgico, tais como a união de glutamato a membranas plasmáticas sinápticas na presença e ausência de sódio, a captação de glutamato por fatias cerebrais e a liberação de glutamato induzida por potássio por preparações sinaptossomais de córtex cerebral e estriado ou cérebro médio de ratos ao longo do desenvolvimento. Primeiro, observamos que o AG diminui a união de glutamato Na+-independente a membranas sinápticas de córtex cerebral e cérebro médio de ratos de 7 e 15 dias de vida, evidenciando uma possível competição entre o glutamato e o AG por sítios de receptores glutamatérgicos. Visto que uma diminuição da união de glutamato Na+- independente pode representar uma interação do AG com receptores glutamatérgicos, investigamos se AG interage com receptores glutamatérgicos pela adição de antagonistas de receptores NMDA e não-NMDA. Verificamos que, em córtex cerebral de ratos de 15 dias de vida, o AG e o CNQX (antagonista de receptores não-NMDA) diminuem a união de glutamato em 20 e 40 %, respectivamente, e que a co-incubação desses compostos não provoca um efeito aditivo, sugerindo que a união do AG e do CNQX ao receptor não-NMDA ocorre provavelmente através do mesmo sítio. Resultados semelhantes foram encontrados em cérebro médio de ratos de 15 dias de vida. Por outro lado, o AG não alterou a união de glutamato na presença de sódio tanto em córtex cerebral como em cérebro médio e/ou estriado, sugerindo que o AG não compete pelos transportadores de glutamato. Também observamos que o AG diminui a captação de glutamato por fatias de córtex cerebral de ratos de 7 dias de vida, o que pode provavelmente resultar num excesso de glutamato na fenda sináptica levando à excitotoxicidade, o que pode ser relacionado com o dano cerebral característico dos pacientes com AG I. A inibição da captação de glutamato por fatias não foi prevenida pela pré-incubação com creatina e N-acetilcisteína, sugerindo que essa ação do AG provavelmente não se deva a um efeito indireto reduzindo o metabolismo energético ou aumentando a produção de radicais livres. Finalmente, verificamos que o AG não alterou a liberação de glutamato estimulada por potássio por sinaptossomas. Assim, concluímos que o AG pode alterar o sistema glutamatérgico durante o desenvolvimento cerebral, resultando em possíveis ações deletérias sobre o SNC que podem explicar ao menos em parte a neuropatogenia da AG I.

A isquemia cerebral é uma doença grave, sendo a segunda causa mais comum de morte e a principal causa de incapacidade em todo o mundo. A redução repentina do fluxo sanguíneo cerebral leva à diminuição do fornecimento de oxigênio e de glicose, resultando em uma falha no metabolismo energético cerebral. Este desequilíbrio no metabolismo energético é claramente o elemento chave no processo isquêmico, resultando em danos celulares e comprometimento das funções neurológicas. A excitotoxicidade glutamatérgica, o estresse oxidativo e processo inflamatório desempenham papéis importantes na lesão cerebral isquêmica, levando a danos teciduais que comprometem a integridade do tecido durante a isquemia. A guanosina e a inosina são conhecidas por desempenhar um papel neuroproteção ao sistema nervoso central, agindo como um modulador negativo do sistema glutamatérgico e possuindo efeitos tróficos em células neurais. Desta forma, nesta tese, avaliaram-se diversos mecanismos que são modulados pela guanosina e inosina em modelos experimentais de isquemia cerebral in vivo. Inicialmente, demonstrou-se que a guanosina é efetiva na neuroproteção contra a isquemia cerebral focal em ratos, causando redução de danos neuronais e astrogliais, diminuindo a peroxidação lipídica e o volume de enfarte cerebral e, consequentemente, recuperando a função motora do membro anterior debilitado pela isquemia. Esta neuroproteção estaria envolvida na manutenção do ambiente redox celular, na modulação da resposta inflamatória e na modulação do sistema glutamatérgico, mecanismos ligados à lesão isquêmica. A isquemia cerebral causou um aumento do número total de células micróglias e também uma maior ativação destas células, efeito inibido pela administração de guanosina. Nesta tese, também investigamos os efeitos agudos relacionados à neuroproteção da administração de guanosina e de inosina como reposição volêmica em um modelo de choque hemorrágico (que, potencialmente, diminui a perfusão sanguínea cerebral) em suínos. A guanosina e a inosina foram capazes de diminuir os níveis de glutamato mais rapidamente do que o controle e de modular o ambiente de citocinas pró-inflamatórias, diminuindo os níveis de IL-1β e TNF-α (apenas inosina) após choque hemorrágico. Esta supressão pode estar associada com diminuição na morte neuronal tardia, o que implicaria em uma melhora no prejuízo cognitivo que ocorre choque hemorrágico. No geral, nosso trabalho representa uma importante contribuição para o conhecimento sobre os possíveis mecanismos neuroprotetores da guanosina e da inosina em modelos de isquemia cerebral. / Cerebral ischemia is a devastating disease, being the second most common cause of death and the major cause of disability worldwide. The sudden reduction in cerebral blood flow leads to decreased oxygen and glucose supplies, resulting in a failure of cellular bioenergetics. Disruption of brain energetics metabolism is clearly a key element in stroke, resulting in cellular damage and impairment of neurological functions. Glutamate excitotoxicity, oxidative stress and neuroinflammation play important roles in ischemic brain injury, with harmful impacts on ischemic cerebral tissue. As guanosine and inosine play an important neuroprotective role in the central nervous system, exerting glutamatergic system antagonism and trophic effects on neural cells, in this study, it was evaluated the neuroprotective effects of guanosine and inosine against in vivo cerebral ischemia models. Initially, we demonstrated that guanosine was neuroprotective against cerebral focal ischemia in rats causing reduction of neuronal and astroglial damage, decreasing lipid peroxidation and cerebral infarct volume, and consequently recovery in the function of impaired forelimb. These neuroprotection could be involved in the maintenance of the cellular redox environment, modulating the inflammatory response and the glutamatergic systems. Furthermore, ischemia increased the total number of microglial cells, and changed the morphological characteristics. These effects were inhibited by guanosine treatment. Additionally, it was also investigated the acute neuroprotective effects of guanosine and inosine as a fluid resuscitation in a model of hemorrhagic shock in swines. The treatment with guanosine or inosine was able to decrease glutamate levels faster than control group and also was able to modulate the proinflammatory cytokines environment, decreasing IL-1β and TNF-α (only inosine) levels after hemorrhagic shock. These effects could be associated with reduction delayed neuronal cell damage, improving cognitive impairment that occurs in hemorrhagic shock. Overall, our work represents an important contribution to the knowledge regarding the putative neuroprotective mechanisms of guanosine and inosine in cerebral ischemia models.

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.

A acidemia glutárica do tipo I (AG I) é um erro inato do metabolismo causado pela deficiência da glutaril-CoA desidrogenase (GCDH), uma enzima responsável pelo catabolismo da lisina, hidroxilisina e triptofano. A deficiência da atividade da GCDH leva ao acúmulo nos fluidos corporais e no cérebro predominantemente de ácido glutárico (AG) e em menor grau do ácido 3- hidroxiglutárico e do ácido glutacônico. Clinicamente, os pacientes apresentam macrocefalia ao nascimento e uma hipomielinização ou desmielinização progressiva do córtex cerebral. Crises de descompensação metabólica ocorrem usualmente entre 6 e 24 meses de vida, resultando numa destruição irreversível de regiões cerebrais suscetíveis, em particular o estriado, e subseqüentemente alterações severas dos movimentos, como distonia e discinesia. Apesar dos sintomas neurológicos severos e alterações neuropatológicas cerebrais importantes (atrofia cerebral), os mecanismos que levam ao dano cerebral na AG I são pouco conhecidos. No presente estudo, investigamos o efeito in vitro do AG sobre vários parâmetros do sistema glutamatérgico, tais como a união de glutamato a membranas plasmáticas sinápticas na presença e ausência de sódio, a captação de glutamato por fatias cerebrais e a liberação de glutamato induzida por potássio por preparações sinaptossomais de córtex cerebral e estriado ou cérebro médio de ratos ao longo do desenvolvimento. Primeiro, observamos que o AG diminui a união de glutamato Na+-independente a membranas sinápticas de córtex cerebral e cérebro médio de ratos de 7 e 15 dias de vida, evidenciando uma possível competição entre o glutamato e o AG por sítios de receptores glutamatérgicos. Visto que uma diminuição da união de glutamato Na+- independente pode representar uma interação do AG com receptores glutamatérgicos, investigamos se AG interage com receptores glutamatérgicos pela adição de antagonistas de receptores NMDA e não-NMDA. Verificamos que, em córtex cerebral de ratos de 15 dias de vida, o AG e o CNQX (antagonista de receptores não-NMDA) diminuem a união de glutamato em 20 e 40 %, respectivamente, e que a co-incubação desses compostos não provoca um efeito aditivo, sugerindo que a união do AG e do CNQX ao receptor não-NMDA ocorre provavelmente através do mesmo sítio. Resultados semelhantes foram encontrados em cérebro médio de ratos de 15 dias de vida. Por outro lado, o AG não alterou a união de glutamato na presença de sódio tanto em córtex cerebral como em cérebro médio e/ou estriado, sugerindo que o AG não compete pelos transportadores de glutamato. Também observamos que o AG diminui a captação de glutamato por fatias de córtex cerebral de ratos de 7 dias de vida, o que pode provavelmente resultar num excesso de glutamato na fenda sináptica levando à excitotoxicidade, o que pode ser relacionado com o dano cerebral característico dos pacientes com AG I. A inibição da captação de glutamato por fatias não foi prevenida pela pré-incubação com creatina e N-acetilcisteína, sugerindo que essa ação do AG provavelmente não se deva a um efeito indireto reduzindo o metabolismo energético ou aumentando a produção de radicais livres. Finalmente, verificamos que o AG não alterou a liberação de glutamato estimulada por potássio por sinaptossomas. Assim, concluímos que o AG pode alterar o sistema glutamatérgico durante o desenvolvimento cerebral, resultando em possíveis ações deletérias sobre o SNC que podem explicar ao menos em parte a neuropatogenia da AG I.

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.