O objetivo desta tese foi caracterizar o desempenho de ratos Wistar no teste do Staircase; avaliar se o treinamento de habilidade e de repetição poderia induzir diferente recuperação motora, adaptações morfológicas e plasticidade encefálica após lesão do plexo braquial e isquemia focal, além de analisar os efeitos da isquemia cerebral induzida por endotelina-1 na área média das fibras do músculo sóleo. Nossos resultados mostraram que ratos Wistar, de forma semelhante ao observado em outras linhagens, apresentam bom desempenho na tarefa do Staircase em 2 semanas após iniciado o período de treinamento; todavia, o número de animais capazes de atingir o critério mínimo (alcance e consumo de 15 esferas comestíveis) aumenta em torno de 10% quando o tempo de treinamento é estendido por mais algumas semanas. Após lesão do Sistema Nervoso Periférico (SNP), os animais submetidos à lesão do plexo braquial e treinamento de reabilitação por meio de tarefa de repetição apresentaram axônios em estágio mais avançado de recuperação, conforme evidenciado pela análise da espessura da bainha de mielina, diâmetro do axônio mielinizado e diâmetro total da fibra mielinizada. Em relação à avaliação comportamental, ambas as tarefas induziram aceleração da recuperação funcional, mas sem diferença entre os dois tratamentos propostos. Após lesão do Sistema Nervoso Central (SNC), os animais submetidos à isquemia focal e treinamento de habilidade demonstraram níveis mais elevados de proteínas relacionadas à sinapse (Sinapsina-I e PSD-95) no córtex sensório-motor e hipocampo no hemisfério lesado. O conteúdo de GFAP no córtex aumentou em função da isquemia e não foi modificado por nenhuma das tarefas de reabilitação. No hipocampo, o treinamento de habilidade resultou em maior imunoconteúdo de proteína glial fibrilar ácida (GFAP). Em relação à avaliação comportamental, nenhum grau de recuperação, espontânea ou induzida pela reabilitação, foi observado ao final do experimento. A análise das fibras do músculo sóleo não evidenciou atrofia no membro posterior contralateral ao hemisfério isquêmico. Por outro lado, a sobrecarga do membro nãoparético (ipsilateral à lesão) foi suficiente para induzir hipertrofia muscular. Concluímos que a lesão do plexo braquial por esmagamento e a isquemia focal induzida por endotelina – 1 (ET-1) causam prejuízo funcional, o qual pode ser avaliado por meio do teste do Staircase em ratos Wistar; que as atividades motoras de habilidade e de repetição induzem padrões diferentes de regeneração no SNP e no SNC; e que a isquemia focal, em longo prazo, pode induzir aumento da área média das fibras do músculo sóleo no membro posterior ipsilesional. Esses resultados ampliam os conhecimentos acerca da lesão no SNP e SNC, formas de avaliação comportamental e métodos para reabilitação funcional. / The aim of this study was to characterize the performance of Wistar rats in the Staircase test, to investigate whether skilled and unskilled training would induce different motor recovery, morphological improvement and brain plasticity after brachial plexus crush and focal brain ischemia and to analyze the effects of focal ischemia produced by Endothelin -1 on soleus muscle fiber cross-sectional area. Our results showed that Wistar rats, similar to other strains, can display high performance on the Staircase test after 2 weeks of training; that the number of animals that attained the inclusion criterion increased by 10% with longer times of training; and that the stricter criterion of 15 pellets taken can be adopted as study inclusion criterion. After Peripheral Nervous System (PNS) lesion, animals submitted to brachial plexus injury and unskilled training showed axons in more mature appearance, as evidenced by greater myelin thickness, myelinated fiber and axon diameter. With regard to functional evaluation, the rehabilitation resulted in no difference between treatments. After Central Nervous System (CNS) lesion, animals submitted to focal brain ischemia and skilled training showed high levels of brain proteins related to synapse (synapsin-I and PSD-95) in sensorimotor cortex and hippocampus. The content of glial fibrillary acidic protein (GFAP) in ischemic sensorimotor cortex was augmented as result of focal brain ischemia and it was no modified by rehabilitation. In hippocampus skilled training resulted in higher GFAP levels when compared with ischemia and unskilled training. With regard to functional evaluation, animals remained permanently impaired at the end of evaluations. The analyses of soleus muscle fibers showed no atrophic factor on hind limb contralateral to the ischemic hemisphere. Nevertheless, the overuse of non-paretic limb was sufficient to induce hypertrophy of soleus on limb ipsilateral to injured hemisphere. We conclude that brachial plexus crushing and focal brain ischemia induce functional impairment, which can be evaluated by means of Staircase in Wistar rats; that skilled and unskilled motor activity can induce different pattern of regeneration in PNS and CNS; and that long term focal brain ischemia result in increase of transverse cross sectional area of soleus fibers in non-paretic limb. The findings extend the understanding about PNS and CNS lesion, evaluation and rehabilitation treatment.

O objetivo desta tese foi caracterizar o desempenho de ratos Wistar no teste do Staircase; avaliar se o treinamento de habilidade e de repetição poderia induzir diferente recuperação motora, adaptações morfológicas e plasticidade encefálica após lesão do plexo braquial e isquemia focal, além de analisar os efeitos da isquemia cerebral induzida por endotelina-1 na área média das fibras do músculo sóleo. Nossos resultados mostraram que ratos Wistar, de forma semelhante ao observado em outras linhagens, apresentam bom desempenho na tarefa do Staircase em 2 semanas após iniciado o período de treinamento; todavia, o número de animais capazes de atingir o critério mínimo (alcance e consumo de 15 esferas comestíveis) aumenta em torno de 10% quando o tempo de treinamento é estendido por mais algumas semanas. Após lesão do Sistema Nervoso Periférico (SNP), os animais submetidos à lesão do plexo braquial e treinamento de reabilitação por meio de tarefa de repetição apresentaram axônios em estágio mais avançado de recuperação, conforme evidenciado pela análise da espessura da bainha de mielina, diâmetro do axônio mielinizado e diâmetro total da fibra mielinizada. Em relação à avaliação comportamental, ambas as tarefas induziram aceleração da recuperação funcional, mas sem diferença entre os dois tratamentos propostos. Após lesão do Sistema Nervoso Central (SNC), os animais submetidos à isquemia focal e treinamento de habilidade demonstraram níveis mais elevados de proteínas relacionadas à sinapse (Sinapsina-I e PSD-95) no córtex sensório-motor e hipocampo no hemisfério lesado. O conteúdo de GFAP no córtex aumentou em função da isquemia e não foi modificado por nenhuma das tarefas de reabilitação. No hipocampo, o treinamento de habilidade resultou em maior imunoconteúdo de proteína glial fibrilar ácida (GFAP). Em relação à avaliação comportamental, nenhum grau de recuperação, espontânea ou induzida pela reabilitação, foi observado ao final do experimento. A análise das fibras do músculo sóleo não evidenciou atrofia no membro posterior contralateral ao hemisfério isquêmico. Por outro lado, a sobrecarga do membro nãoparético (ipsilateral à lesão) foi suficiente para induzir hipertrofia muscular. Concluímos que a lesão do plexo braquial por esmagamento e a isquemia focal induzida por endotelina – 1 (ET-1) causam prejuízo funcional, o qual pode ser avaliado por meio do teste do Staircase em ratos Wistar; que as atividades motoras de habilidade e de repetição induzem padrões diferentes de regeneração no SNP e no SNC; e que a isquemia focal, em longo prazo, pode induzir aumento da área média das fibras do músculo sóleo no membro posterior ipsilesional. Esses resultados ampliam os conhecimentos acerca da lesão no SNP e SNC, formas de avaliação comportamental e métodos para reabilitação funcional. / The aim of this study was to characterize the performance of Wistar rats in the Staircase test, to investigate whether skilled and unskilled training would induce different motor recovery, morphological improvement and brain plasticity after brachial plexus crush and focal brain ischemia and to analyze the effects of focal ischemia produced by Endothelin -1 on soleus muscle fiber cross-sectional area. Our results showed that Wistar rats, similar to other strains, can display high performance on the Staircase test after 2 weeks of training; that the number of animals that attained the inclusion criterion increased by 10% with longer times of training; and that the stricter criterion of 15 pellets taken can be adopted as study inclusion criterion. After Peripheral Nervous System (PNS) lesion, animals submitted to brachial plexus injury and unskilled training showed axons in more mature appearance, as evidenced by greater myelin thickness, myelinated fiber and axon diameter. With regard to functional evaluation, the rehabilitation resulted in no difference between treatments. After Central Nervous System (CNS) lesion, animals submitted to focal brain ischemia and skilled training showed high levels of brain proteins related to synapse (synapsin-I and PSD-95) in sensorimotor cortex and hippocampus. The content of glial fibrillary acidic protein (GFAP) in ischemic sensorimotor cortex was augmented as result of focal brain ischemia and it was no modified by rehabilitation. In hippocampus skilled training resulted in higher GFAP levels when compared with ischemia and unskilled training. With regard to functional evaluation, animals remained permanently impaired at the end of evaluations. The analyses of soleus muscle fibers showed no atrophic factor on hind limb contralateral to the ischemic hemisphere. Nevertheless, the overuse of non-paretic limb was sufficient to induce hypertrophy of soleus on limb ipsilateral to injured hemisphere. We conclude that brachial plexus crushing and focal brain ischemia induce functional impairment, which can be evaluated by means of Staircase in Wistar rats; that skilled and unskilled motor activity can induce different pattern of regeneration in PNS and CNS; and that long term focal brain ischemia result in increase of transverse cross sectional area of soleus fibers in non-paretic limb. The findings extend the understanding about PNS and CNS lesion, evaluation and rehabilitation treatment.

O objetivo desta tese foi caracterizar o desempenho de ratos Wistar no teste do Staircase; avaliar se o treinamento de habilidade e de repetição poderia induzir diferente recuperação motora, adaptações morfológicas e plasticidade encefálica após lesão do plexo braquial e isquemia focal, além de analisar os efeitos da isquemia cerebral induzida por endotelina-1 na área média das fibras do músculo sóleo. Nossos resultados mostraram que ratos Wistar, de forma semelhante ao observado em outras linhagens, apresentam bom desempenho na tarefa do Staircase em 2 semanas após iniciado o período de treinamento; todavia, o número de animais capazes de atingir o critério mínimo (alcance e consumo de 15 esferas comestíveis) aumenta em torno de 10% quando o tempo de treinamento é estendido por mais algumas semanas. Após lesão do Sistema Nervoso Periférico (SNP), os animais submetidos à lesão do plexo braquial e treinamento de reabilitação por meio de tarefa de repetição apresentaram axônios em estágio mais avançado de recuperação, conforme evidenciado pela análise da espessura da bainha de mielina, diâmetro do axônio mielinizado e diâmetro total da fibra mielinizada. Em relação à avaliação comportamental, ambas as tarefas induziram aceleração da recuperação funcional, mas sem diferença entre os dois tratamentos propostos. Após lesão do Sistema Nervoso Central (SNC), os animais submetidos à isquemia focal e treinamento de habilidade demonstraram níveis mais elevados de proteínas relacionadas à sinapse (Sinapsina-I e PSD-95) no córtex sensório-motor e hipocampo no hemisfério lesado. O conteúdo de GFAP no córtex aumentou em função da isquemia e não foi modificado por nenhuma das tarefas de reabilitação. No hipocampo, o treinamento de habilidade resultou em maior imunoconteúdo de proteína glial fibrilar ácida (GFAP). Em relação à avaliação comportamental, nenhum grau de recuperação, espontânea ou induzida pela reabilitação, foi observado ao final do experimento. A análise das fibras do músculo sóleo não evidenciou atrofia no membro posterior contralateral ao hemisfério isquêmico. Por outro lado, a sobrecarga do membro nãoparético (ipsilateral à lesão) foi suficiente para induzir hipertrofia muscular. Concluímos que a lesão do plexo braquial por esmagamento e a isquemia focal induzida por endotelina – 1 (ET-1) causam prejuízo funcional, o qual pode ser avaliado por meio do teste do Staircase em ratos Wistar; que as atividades motoras de habilidade e de repetição induzem padrões diferentes de regeneração no SNP e no SNC; e que a isquemia focal, em longo prazo, pode induzir aumento da área média das fibras do músculo sóleo no membro posterior ipsilesional. Esses resultados ampliam os conhecimentos acerca da lesão no SNP e SNC, formas de avaliação comportamental e métodos para reabilitação funcional. / The aim of this study was to characterize the performance of Wistar rats in the Staircase test, to investigate whether skilled and unskilled training would induce different motor recovery, morphological improvement and brain plasticity after brachial plexus crush and focal brain ischemia and to analyze the effects of focal ischemia produced by Endothelin -1 on soleus muscle fiber cross-sectional area. Our results showed that Wistar rats, similar to other strains, can display high performance on the Staircase test after 2 weeks of training; that the number of animals that attained the inclusion criterion increased by 10% with longer times of training; and that the stricter criterion of 15 pellets taken can be adopted as study inclusion criterion. After Peripheral Nervous System (PNS) lesion, animals submitted to brachial plexus injury and unskilled training showed axons in more mature appearance, as evidenced by greater myelin thickness, myelinated fiber and axon diameter. With regard to functional evaluation, the rehabilitation resulted in no difference between treatments. After Central Nervous System (CNS) lesion, animals submitted to focal brain ischemia and skilled training showed high levels of brain proteins related to synapse (synapsin-I and PSD-95) in sensorimotor cortex and hippocampus. The content of glial fibrillary acidic protein (GFAP) in ischemic sensorimotor cortex was augmented as result of focal brain ischemia and it was no modified by rehabilitation. In hippocampus skilled training resulted in higher GFAP levels when compared with ischemia and unskilled training. With regard to functional evaluation, animals remained permanently impaired at the end of evaluations. The analyses of soleus muscle fibers showed no atrophic factor on hind limb contralateral to the ischemic hemisphere. Nevertheless, the overuse of non-paretic limb was sufficient to induce hypertrophy of soleus on limb ipsilateral to injured hemisphere. We conclude that brachial plexus crushing and focal brain ischemia induce functional impairment, which can be evaluated by means of Staircase in Wistar rats; that skilled and unskilled motor activity can induce different pattern of regeneration in PNS and CNS; and that long term focal brain ischemia result in increase of transverse cross sectional area of soleus fibers in non-paretic limb. The findings extend the understanding about PNS and CNS lesion, evaluation and rehabilitation treatment.

Este estudo teve como objetivo avaliar a influência do tratamento com estrógeno em ratos submetidos à lesão medular aguda experimental. A lesão foi produzida por meio de um equipamento computadorizado para impacto medular, o NYU Impactor, que promoveu a queda de um peso de altura de 12,5 mm sobre a medula do animal. Utilizamos 20 ratos Wistar que foram separados em dois grupos de 10 animais cada: Grupo 1, com ratos submetidos a lesão medular e depois a terapia com 17-beta estradiol ainda sob anestesia, o grupo experimental; Grupo 2, com ratos submetidos apenas à lesão medular, o grupo controle. Os animais foram observados por 42 dias. A recuperação funcional motora foi avaliada pela escala de Basso, Beattie e Bresnahan (BBB) nos dias 2, 7, 14, 21, 28, 35 e 42 após a lesão, e pelo exame de potencial evocado motor no dia 42. Foi também realizada avaliação histopatológica da área da lesão medular após eutanásia, no dia 42. Os resultados das avaliações da escala BBB evidenciaram que o grupo experimental apresentou melhora significativamente superior em relação ao outro grupo desde o 28o dia até o 42o dia de observação. Os resultados das avaliações por exame de potencial evocado revelaram que o grupo experimental apresentou melhora estatisticamente significante em relação ao grupo controle. Os resultados das avaliações anatomopatológicas pela histomorfometria mostraram melhor recuperação neurológica do grupo experimental com relação à proporção numérica e ao diâmetro das fibras nervosas contadas. A conclusão é que a administração de estrógeno em ratos submetidos à lesão medular mostrou benefícios na recuperação neurológica e funcional motora dos animais tratados / This study aimed to evaluate the influence of estrogen treatment in rats with experimental acute spinal cord injury. The injury was produced using a computerized device for spinal cord impact, the NYU Impactor, which promoted the injury by the falling of a weight on the animal\'s spine from a 12.5 mm-height. Twenty male Wistar rats were divided into two groups of 10 animals each: Group 1, rats with spinal cord injury and undergoing estrogen therapy with 17-beta estradiol, while still anesthetized, the experimental group; Group 2, rats that underwent spinal cord injury only, the control group. Animals were observed for 42 days. The neurological recovery was verified by assessing functional motor recovery by the scale of Basso, Beattie and Bresnahan (BBB) on the 2nd, 7th, 14th, 21st, 28th, 35th and 42nd days after injury, and by quantifying motor evoked potential in the 42nd day. Histopathological evaluation of the area of spinal cord injury was performed after euthanasia in the 42nd day. Results of the BBB scale evaluation showed that the experimental group had significantly greater improvement compared to the other group since the 28th day until the 42nd day of observation. The results of evaluations by the evoked potential test revealed that the experimental group showed statistically significant improvement compared to the control group. The results of the histomorphometry evaluations showed better neurological recovery in the experimental group with respect to the numerical proportion and diameter of nerve fibers counted. The conclusion is that the administration of estrogen in rats with spinal cord injury showed benefits in neurological and functional motor recovery of the treated animals

Este estudo teve como objetivo avaliar a influência do tratamento com estrógeno em ratos submetidos à lesão medular aguda experimental. A lesão foi produzida por meio de um equipamento computadorizado para impacto medular, o NYU Impactor, que promoveu a queda de um peso de altura de 12,5 mm sobre a medula do animal. Utilizamos 20 ratos Wistar que foram separados em dois grupos de 10 animais cada: Grupo 1, com ratos submetidos a lesão medular e depois a terapia com 17-beta estradiol ainda sob anestesia, o grupo experimental; Grupo 2, com ratos submetidos apenas à lesão medular, o grupo controle. Os animais foram observados por 42 dias. A recuperação funcional motora foi avaliada pela escala de Basso, Beattie e Bresnahan (BBB) nos dias 2, 7, 14, 21, 28, 35 e 42 após a lesão, e pelo exame de potencial evocado motor no dia 42. Foi também realizada avaliação histopatológica da área da lesão medular após eutanásia, no dia 42. Os resultados das avaliações da escala BBB evidenciaram que o grupo experimental apresentou melhora significativamente superior em relação ao outro grupo desde o 28o dia até o 42o dia de observação. Os resultados das avaliações por exame de potencial evocado revelaram que o grupo experimental apresentou melhora estatisticamente significante em relação ao grupo controle. Os resultados das avaliações anatomopatológicas pela histomorfometria mostraram melhor recuperação neurológica do grupo experimental com relação à proporção numérica e ao diâmetro das fibras nervosas contadas. A conclusão é que a administração de estrógeno em ratos submetidos à lesão medular mostrou benefícios na recuperação neurológica e funcional motora dos animais tratados / This study aimed to evaluate the influence of estrogen treatment in rats with experimental acute spinal cord injury. The injury was produced using a computerized device for spinal cord impact, the NYU Impactor, which promoted the injury by the falling of a weight on the animal\'s spine from a 12.5 mm-height. Twenty male Wistar rats were divided into two groups of 10 animals each: Group 1, rats with spinal cord injury and undergoing estrogen therapy with 17-beta estradiol, while still anesthetized, the experimental group; Group 2, rats that underwent spinal cord injury only, the control group. Animals were observed for 42 days. The neurological recovery was verified by assessing functional motor recovery by the scale of Basso, Beattie and Bresnahan (BBB) on the 2nd, 7th, 14th, 21st, 28th, 35th and 42nd days after injury, and by quantifying motor evoked potential in the 42nd day. Histopathological evaluation of the area of spinal cord injury was performed after euthanasia in the 42nd day. Results of the BBB scale evaluation showed that the experimental group had significantly greater improvement compared to the other group since the 28th day until the 42nd day of observation. The results of evaluations by the evoked potential test revealed that the experimental group showed statistically significant improvement compared to the control group. The results of the histomorphometry evaluations showed better neurological recovery in the experimental group with respect to the numerical proportion and diameter of nerve fibers counted. The conclusion is that the administration of estrogen in rats with spinal cord injury showed benefits in neurological and functional motor recovery of the treated animals

Introdução: Este estudo teve como objetivo avaliar o efeito da interleucina 6 (IL-6) e eritropoetina (EPO) na lesão medular aguda experimental em ratos. Materiais e Métodos: A lesão foi induzida pelo equipamento padronizado NYU Impactor, com queda de um peso de 10 g à distância de 12,5 mm de altura. Foram utilizados 50 ratos da linhagem Wistar, divididos em cinco grupos de 10 animais. O grupo EPO, ratos tratados com EPO; grupo EPO/IL-6, animais tratados com EPO e IL-6; grupo IL-6, administração de IL-6; grupo placebo, solução placebo; grupo Sham, procedimento sham (apenas laminectomia, sem lesão medular). Todas as drogas e soro fisiológico foram administrados por via intraperitoneal, durante três semanas. Os animais foram acompanhados por 42 dias. A recuperação motora funcional foi monitorada pela escala de Basso, Beattie e Bresnahan (BBB) nos dias 2, 7, 14, 21, 28, 35 e 42. Exame de potencial evocado foi efetuado no 42o dia, sendo realizada análise histológica qualitativa e quantitativa após eutanásia. Resultados: Os resultados das avaliações da escala BBB mostraram recuperação funcional motora superior no grupo que recebeu EPO. A administração de IL-6 isolada não mostrou benefícios em relação ao grupo que recebeu solução placebo e a associação de IL-6 com EPO mostrou resultados inferiores ao grupo que recebeu apenas EPO. Conclusão: Concluímos que uso EPO após lesão medular contusa em ratos mostrou benefícios na recuperação motora. A associação de EPO e IL- 6 mostrou benefícios, porém com resultados inferiores aos da EPO isolada. O uso isolado de IL-6 não mostrou benefícios após lesão medular contusa experimental em ratos / Introduction: The aim of this study was to evaluate the effect of interleukin-6 (IL-6) and erythropoietin (EPO) in experimental acute spinal cord injury in rats. Methods: The injury was induced by a standardized equipment for spinal cord contusion injury, the NYU Impactor, which produced the lesion by means of a 10g weight drop on the animals\' spinal cord from a 12.5-mm height. Fifty Wistar rats were divided in five groups of ten animals: Group 1 rats treated with EPO; Group 2 animals treated with EPO and IL-6; Group 3, IL-6 administration; Group 4, placebo solution; Group 5, sham procedure (only laminectomy, without spinal cord injury). All drugs and placebo solution were administered intraperitoneally for three weeks. The animals were followed up for 42 days. The functional motor recovery was monitored by the scale of Basso, Beattie and Bresnahan (BBB) on days 2, 7, 14, 21, 28, 35 and 42. Evoked potential tests were performed on the 42nd day. Qualitative and quantitative histological analysis were performed after euthanasia. Results: The group receiving EPO demonstrated superior functional motor results in the BBB scale. IL-6 administration alone did not show benefits over the placebo group solution and the IL-6 combination with EPO showed results lower than those seen in the group that received only EPO. Conclusion: We conclude that using EPO after acute spinal cord injury in rats showed benefits in motor recovery. The association of EPO and IL-6 showed benefits, but with inferior results to the isolated EPO. Isolated use of IL-6 showed no benefit after experimental spinal cord injury in rats

Os efeitos farmacológicos da eritropoetina (EPO) e do tacrolimo (FK 506) têm sido investigados no tratamento da lesão medular, mas são escassos os trabalhos que avaliam a interação entre essas drogas. Neste estudo experimental, 60 ratos Wistar foram submetidos a lesão contusa da medula espinal produzida pelo sistema NYU Impactor. Os animais foram divididos em cinco grupos, sendo: Controle, que recebeu soro fisiológico; EPO, que recebeu eritropoetina; o EPO + FK 506 recebeu EPO associada ao tacrolimo; o FK 506 recebeu tacrolimo. Todas as drogas e o soro fisiológico foram administrados por via intraperitoneal. O grupo Sham foi submetido à lesão medular, mas não recebeu nenhuma droga. Os animais foram avaliados quanto à recuperação da função locomotora em sete diferentes momentos pelo teste de BBB no 2o, 7o, 14o, 21o, 28o, 35o e 42o dias após lesão contusa na medula espinal. No 42o dia, foi realizada avaliação eletrofisiológica dos animais que, logo após, foram sacrificados para análise dos achados histológicos da medula lesionada. Nosso projeto experimental não revelou diferenças na recuperação da função locomotora, nas análises histológica e eletrofisiológica nos animais submetidos ao tratamento farmacológico com eritropoetina e com tacrolimo, após contusão medular torácica / The pharmacological effects of erythropoietin (EPO) and tacrolimus (FK 506) have been investigated in the treatment of spinal cord injuries, but there are few studies that evaluate the interaction between these drugs. In this experimental study, 60 Wistar rats were submitted to contusion spinal cord injury produced by the NYU Impactor system. The animals were divided into five groups: Control, which received saline only; EPO, which received erythropoietin; EPO + FK 506, which received EPO associated with tacrolimus; and the group FK 506, which received tacrolimus. All drugs and saline were administered intraperitoneally. The Sham group underwent spinal cord injury, but did not receive any drug. The animals were evaluated for recovery of locomotor function in seven different times by the BBB test, in the 2nd, 7th, 14th, 21st, 28th, 35th and 42nd days after spinal cord injury. In 42 days, electrophysiological evaluation was performed, and the animals were, shortly after, sacrificed for histological analysis of the injured spinal cord. Our experimental study did not reveal significant differences in the recovery of locomotor function, nor in the histological and electrophysiological analysis in animals treated with erythropoietin and tacrolimus after thoracic spinal cord injury

O objetivo do presente trabalho foi avaliar o efeito da infusão de células progenitoras indiferenciadas autógenas no tratamento de pacientes com lesão medular crônica. Foram selecionados trinta e nove pacientes com diagnóstico de lesão medular completa cervical e torácica há pelo menos dois anos. Os pacientes foram submetidos à mobilização e coleta das células progenitoras em sangue periférico. O concentrado de células progenitoras foi criopreservado e reinfundido por arteriografia no paciente doador caracterizando o momento zero do experimento. Estes pacientes foram então avaliados por dois anos e meio, sendo submetidos a exames de potencial evocado somato-sensitivo para avaliar a recuperação neurológica após a infusão de células indiferenciadas. Vinte e seis pacientes (66,7%) apresentaram positivação e/ou melhora do tempo de latência do exame de potencial evocado, ou seja, apresentaram resposta cortical aos estímulos periféricos. Assim, após dois anos e meio de seguimento, o protocolo descrito mostrou-se seguro e levou a positivação do exame de potencial evocado somato-sensitivo em pacientes com lesão medular completa. / The objective of this study was to evaluate the effect of autogenous undifferentiated progenitor cell infusion in the treatment of patients with chronic spinal cord injury. Thirty-nine patients were selected among those diagnosed with complete cervical and thoracic spinal cord injury for at least two years. Patients underwent peripheral blood stem cell mobilization and collection. The progenitor cell concentrate was cryopreserved and reinfused through arteriography into the donor patient, characterizing the time zero of the experiment. These patients were then evaluated during two and a half years, being submitted to examinations with somatosensitive evoked potential to evaluate neurological recovery after undifferentiated cell infusion. Twenty-six patients (66,7%) were positive for evoked potential, that is, they presented cortical response to peripheral stimuli. In two and a half year, this protocol was safe for the patients and cause positive answers for evoked potentials in patients with complete spinal cord lesion.

O uso de células-tronco mesenquimais (CTMs) na medicina regenerativa, principalmente quando associado ao sistema nervoso, requer alternativas em relação à via de aplicação. A associação da terapia celular com a nanotecnologia para uso em neurociências, desenvolvida nesse trabalho, é uma abordagem inovadora no Brasil. Dessa forma, as matrizes de nanofibras, produzidas pela técnica de electrospinning (ES), funcionam como suportes para a proliferação e diferenciação celular proporcionando uma alternativa para a reconstituição do tecido lesado. O processo de regeneração do tecido neural pode ser aperfeiçoado com a liberação controlada de fatores neurotróficos, através do uso dessas matrizes. Entre esses fatores, encontra-se o NGF (Nerve Growth Factor – fator de crescimento neural), o qual exerce um papel central no desenvolvimento, manutenção e sobrevivência dos neurônios. Além disso, características de superfície das matrizes, como o alinhamento de nanofibras, podem estimular a diferencição neural. O objetivo principal deste trabalho foi desenvolver matrizes de nanofibras alinhadas e não alinhadas com e sem o NGF incorporado, através da técnica ES de emulsão. Além disso, objetivou-se avaliar o comportamento celular, bem como a capacidade de diferenciação neural das CTMs, sobre as estruturas tridimensionais desenvolvidas. As CTMs foram extraídas da polpa de dentes decíduos esfoliados humanos. Quatro grupos de scaffolds foram desenvolvidos, caracterizados e avaliados: scaffolds com fibras randomizadas e com fibras alinhadas, sendo cada tipo com e sem o NGF incorporado. As análises físico-químicas realizadas foram morfologia, diâmetro das fibras e degradabilidade do biomaterial. Os parâmetros biológicos avaliados foram morfologia, adesão, viabilidade e proliferação celular, bem como a citotoxicidade frente ao biomaterial. A diferenciação neural foi quantificada através da expressão dos genes neurais nestina, β- III tubulina e NSE (enolase específica para neurônios). As matrizes de nanofibras produzidas mostraram-se satisfatórias para o cultivo de CTMs, mimetizando a estrutura física da matriz extracelular (MEC). Além disso, a técnica utilizada permitiu a obtenção de estruturas com nanofibras alinhadas e randomizadas. As CTMs cultivadas nas matrizes foram capazes de aderir e proliferar com vantagens para adesão nas matrizes alinhadas contendo o NGF, em relação às matrizes alinhadas controle. As estruturas produzidas não apresentaram características tóxicas permitindo que as CTMs mantivessem a viabilidade ao longo do tempo. A avaliação da diferenciação neural das CTMs indicou que todos os grupos de matrizes foram capazes de promover o aumento da expressão de genes neurais. Tal capacidade foi observada tanto para CTMs cultivadas sobre as matrizes com o meio controle quanto com o meio de indução neural. Esses achados mostram a possível influência das características químicas e topográficas providas pelos substratos produzidos. As características da matriz artificial permitem que as CTMs respondam adequadamente ao microambiente e expressem genes neurais, podendo auxiliar na regeneração tecidual quando aplicada em lesões do sistema nervoso. / The use of mesenchymal stem cells (MSCs) in regenerative medicine, particularly when associated with the nervous system, requires alternatives with respect to cell application methods. The association of cellular therapy with nanotechnology for use in neuroscience, developed with this work, is an innovative approach in Brazil. Scaffolds produced by electrospinning (ES) technique act as supports for cell proliferation and differentiation, providing an alternative to reconstitute the damaged tissue. The process of neural tissue regeneration can be improved through the controlled release of neurotrophic factors from the scaffolds. Among these factors, NGF (Nerve Growth Factor) plays a central role in the development, maintenance and survival of neurons. Furthermore, surface characteristics of nanofibers, such as alignment, can stimulate neural differentiation. The main objective of this study was to develop aligned nanofiber scaffolds and random nanofiber scaffolds with and without NGF incorporated through emulsion ES. In addition it was aimed to characterize the physico-chemical properties of the scaffolds, related to the extracellular matrix (ECM) and evaluate the cell behavior, as well as the neural differentiation on these three-dimensional devices. The MSCs were extracted from the dental pulp of human exfoliated deciduous teeth. Four groups of scaffolds were developed, characterized and evaluated: scaffolds with randomized fibers and with aligned fibers, each type with and without NGF incorporated. The physico-chemical analyzes performed were morphology, fiber diameter and degradability of the biomaterial. The biological parameters evaluated were cell morphology, adhesion, proliferation and viability, as well as cytotoxicity by the biomaterial. The neural differentiation was quantified by measuring gene expression for the neural genes nestin, β-III tubulin and NSE (neuron-specific enolase). The scaffolds produced demonstrated a satisfactory environment for MSC growth, mimicking the ECM physical structure. Furthermore, the technique allowed for the production of scaffolds with aligned and with randomized nanofibers. MSCs cultured on scaffolds were able to adhere and proliferate, with better adhesion performance on aligned nanofiber scaffolds with NGF incorporated, when compared to aligned nanofiber scaffolds control. The devices produced showed nontoxic characteristics permitting MSCs to maintain their viability over time. The evaluation of MSC neural differentiation indicated that all groups of scaffolds were able to upregulate neural genes expression. Such ability was observed for both MSCs cultured on scaffolds with control medium as on scaffolds under neural induction medium. These features provided by this artificial ECM permit proper MSC response to microenvironment, leading to neuronal genes expression, which could improve tissue regeneration when applied to nerve lesions.

Danos ao sistema nervoso central (SCN) resultam em perda de conexões axonais, das funções motoras e sensoriais. Uma das estratégias para seu reparo é o transplante de células-tronco mesenquimais (CTMs). Porém essa alternativa requer uma adequada via de aplicação. Nesse sentido, o uso de matrizes alinhadas pode ser usado para apoiar o crescimento e diferenciação das CTMs e, quando incorporadas com fatores de crescimento, otimizam o processo de regeneração tecidual. O objetivo desse trabalho foi avaliar a diferenciação neural das CTMs cultivadas sobre matrizes de nanofibras orientadas com o fator de crescimento epidermal (EGF) incorporado. Os scaffolds com fibras alinhadas foram produzidos por electrospinning de emulsão e avaliados conforme a sua morfologia, o diâmetro das nanofibras, a degradabilidade e a liberação do EGF. As CTMs utilizadas foram provenientes da polpa de dentes decíduos esfoliados humanos. Essas células foram cultivadas nos scaffolds e avaliadas conforme os testes biológicos: adesão, viabilidade, proliferação, citotoxicidade e diferenciação neural. Os scaffolds com fibras alinhadas controle (AC) e contendo o EGF (AE) apresentaram morfologia, diâmetro das nanofibras e tempo de degradação semelhantes. Com base no total de EGF presente na matriz AE, 90,14% foi liberado após 28 dias. O citoesqueleto e o núcleo das CTMs cultivadas nos scaffolds AC e AE estavam mais alongados e alinhados quando comparado com as CTMs cultivadas no poço de cultura (controle). As CTMs aderiram mais nas matrizes AE em relação às matrizes AC, porém a proliferação e viabilidade celular foram similares, exceto no tempo de 72 horas, o qual a viabilidade no grupo controle foi maior, em comparação aos demais grupos. Os scaffolds AC e AE não foram tóxicos para as CTMs. Em relação aos resultados da neuro-diferenciação, a expressão de nestina e neurofilamentos consideravelmente maior em todos os grupos analisados quando comparado ao grupo controle. A expressão de βIII-tubulina e GFAP foi maior em todos os grupos diferenciados quando comparada ao grupo controle. A maioria das CTMs cultivadas nas matrizes AC e AE, induzidas ou não à diferenciação neural, apresentaram correntes dependente de voltagem para sódio. O valor de condutância máxima foi maior para todos os grupos analisados quando comparado ao grupo controle onde as células não foram diferenciadas. Portanto, as matrizes com nanofibras orientadas induzem à diferenciação neural das CTMs em neurônios funcionais tanto na ausência como na presença de EGF incorporado. As matrizes AE ainda mostraram ser capazes de melhorar a adesão celular. Dessa forma, conclui-se que as matrizes de nanofibras estudadas são uma possível estratégia para otimização da regeneração de lesões neurológicas. / Damage to the central nervous system (CNS) results in loss of axonal connections and motor and sensory functions. One of the strategies for its repair is the transplantation of mesenchymal stem cells (MSCs). However, this requires a suitable application route. Accordingly, the use of scaffolds support the growth of MSCs and, when incorporated with growth factors, optimize the regeneration process. The purpose of this study was to evaluate the neural differentiation of MSCs cultured on nanofiber matrices oriented with epidermal growth factor (EGF) incorporated. Aligned scaffolds were produced by electrospinning emulsion and evaluated according to their degradation, the morphology and diameter of the nanofibers, and release of EGF from the nanofibers. MSCs used were from human exfoliated deciduous teeth (SHED). These cells were cultured on the scaffolds and evaluated according to biological tests: adhesion, viability, proliferation, cytotoxicity and neural differentiation. The aligned control scaffolds (AC) containing EGF (AE) presented similar morphology, diameter of nanofibers and degradation time. Based on the total EGF present in the scaffold AE, 90.14% was released after 28 days. The cytoskeleton and the core of the MSCs cultured on scaffolds AC and AE were more aligned and elongated when compared to the MSCs grown on plate wells (control). MSCs adhered more to matrices AE when compared to matrices AC, although proliferation and cell viability were similar, except after 72 hours. In this period, the viability of the control group was higher when compared to the rest of the groups. Scaffolds AC and AE were not toxic to MSCs. In regard to the results of neuro-differentiation, the expression of nestin and neurofilament was much higher in all groups than the control group. The expression of βIII tublin and GFAP was higher in all differentiated groups than the control group. Most of the MSCs grown in matrices AC and AE, induced or not to neural differentiation, showed voltage-dependent sodium currents. The maximum value of conductance of these groups was higher for the cells in all groupscompared to the control group, where the cells were not differentiated. Therefore, oriented nanofiber matrices induce neural differentiation of MSCs into functional neurons both in the absence and in the presence of incorporated EGF. The matrices AE also showed improved cell adhesion. Thus, these matrices are a possible strategy for optimizing the regeneration of neurologic lesions.