Made available in DSpace on 2014-06-12T15:50:26Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo1539_1.pdf: 3103545 bytes, checksum: d7cee6d311d78e4cd8591b1506f3dd61 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2008 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Ácidos graxos essenciais (AGEs) são fundamentais para o desenvolvimento normal do cérebro especialmente durante a gestação e o aleitamento e de significância para a neurogênese, diferenciação neuronal e sinaptogênese, podendo exercer atividades antioxidativas e antiinflamatórias. No presente estudo investigamos se deficiência crônica em ácido linoléico e ácido alfa-linolênico por até duas gerações altera a distribuição e diferenciação de neurônios dopaminérgicos presentes na substância negra compacta (RD) e na substância negra reticulada (RV) os quais diferem do ponto de vista morfológico, neuroquímico e funcional. Ratos Wistar foram alimentados a partir do acasalamento com dieta balanceada e subdivididos, de acordo com a fonte lipídica utilizada nas suas dietas, em grupo controle (C; óleo de soja) e grupo deficiente em AGEs (DAGEs; óleo de coco). Os filhotes da primeira geração (F1) foram analisados aos 90-101 dias e os da segunda geração (F2) aos 30-42 dias. Secções sagitais do encéfalo foram processadas para identificação dos neurônios dopaminérgicos a partir da imunorreatividade à enzima tirosina hidroxilase (TH). Análises dos limites citoarquitetônicos da substância negra (SN), tamanho do soma e número total de neurônios dopaminérgicos foram realizadas ao nível medial deste núcleo. Homogenados do mesencéfalo ventral foram processados por imunoblot para análise dos níveis protéicos da TH. Os resultados evidenciaram que a deficiência crônica em AGEs reduziu o peso corpóreo de animais adultos de F1 (C: 381,18g ± 10,56 e DAGEs: 355g ± 10,84 (p<0,01) e a evolução ponderal dos animais de F2 do nascimento a 30 dias (p<0,01). Redução no número (C: 282,20 ± 6,65 e DAGEs 238,83 ± 12,02; p<0,05) e aumento na área do soma (C: 237,88&#956;m2 ± 3,44 e DAGES: 259,25&#956;m2 ± 3,37; p<0,01) de neurônios dopaminérgicos foram observados na RD, mas não na RV, dos animais adultos de F1. A deficiência em AGEs por duas gerações reduziu os níveis da TH em homogenados do mesencéfalo ventral (p<0,001) e a área do soma dos neurônios dopaminérgicos em ambas regiões (C: 285,07&#956;m2 ± 3,4 (RD); 347,63 &#956;m2 ± 3,83 (RV) e DAGEs: 257,03 &#956;m2 ± 4,62 (RD); 331,41&#956;m2 ± 4,89 (RV), p<0,05). No entanto, apenas na RD foi observada uma redução no número de neurônios dopaminérgicos (C: 268,57 ± 18,67 e DAGEs: 221,71 ± 6,99 p<0,05). Conclusões: Os resultados evidenciam a importância dos AGEs para o desenvolvimento da substância negra e indicam uma maior vulnerabilidade dos neurônios dopaminérgicos da pars compacta em relação aos da pars reticulada a lesões induzidas pela deficiência crônica destes macronutrientes. Além disto, os dados também reforçam a importância dos AGEs para o desenvolvimento de regiões encefálicas envolvidas com funções motoras e cognitivas bem como para a prevenção de processos neurodegenerativos

Atualmente observa-se que a proporção de pessoas com 60 anos ou mais está crescendo mais rápido do que a de outras faixas etárias. Um dos resultados desta transição epidemiológica é o aumento das doenças cujo fator de risco é o envelhecimento, entre elas, a doença de Parkinson. Embora muitas regiões exibam os sinais neuropatológicos da doença de Parkinson, a degeneração dos neurônios, contendo neuromelanina, da substância negra é considerada como sendo uma característica importante, representando o critério cardinal para o diagnóstico. No entanto, ainda não está claro por que certas regiões do cérebro, como a substância negra, são vulneráveis em algumas doenças neurodegenerativas e alguns neurônios vizinhos, às vezes morfologicamente indistinguíveis, permanecem preservados. Análises moleculares de populações de neurônios podem conduzir a uma melhor compreensão sobre a fisiologia dos mesmos, bem como os mecanismos envolvidos nos processos de doença. Na era pós genômica, realizar análises proteômicas são de grande interesse científico, pois permitem avanços no conhecimento dos processos biológicos. A técnica de microdissecção e captura a laser tem sido uma ferramenta importante e cada vez mais utilizada para aquisição de populações puras de células a partir de secções histológicas, evitando que áreas não pertencentes ao tecido alvo sejam dissecadas. A união destes métodos pode contribuir de maneira relevante para o entendimento fisiopatológico dos neurônios contendo neuromelanina da substância negra. No entanto, para que a microdissecção e captura a laser e as análises proteômicas sejam eficazes, é imprescindível a aplicação de um protocolo bem estruturado. Dentro desse contexto, o presente trabalho tem como objetivo criar um protocolo de microdissecção a laser de neurônios contendo neuromelanina em indivíduos cognitivamente normais, para subsequente análise proteômica. Os casos utilizados neste estudo são provenientes do Banco de Encéfalos Humanos do Grupo de Estudos em Envelhecimento Cerebral. Para o desenvolvimento da nossa proposta, contamos com a colaboração do Centro de Proteômica Médica da Universidade de Bochum, Alemanha. O protocolo foi desenvolvido baseado em outros previamente descritos na literatura e otimizado de acordo com objetivos pretendidos. Analisamos o plano anatômico de amostragem do tecido, o método de congelamento, a espessura do corte para a microdissecção, a solução utilizada para a coleta do tecido durante a microdissecção e o método de digestão proteolítica para posteriores análises proteômicas. Através de ensaios comparativos, alcançamos os resultados desejados e os mesmos foram validados através de análises por espectrometria de massas. Consequentemente, também fomos capazes de reconhecer fatores técnicos que possivelmente impossibilitariam um efetivo estudo do proteoma / Currently the worldwide proportion of people aged 60 years and over is growing faster than any other age group. This strikingly epidemiological transition results in an increase of aging related diseases, including Parkinson\'s disease (PD). Although many brain areas exhibit the neuropathological signs of Parkinson\'s disease, the degeneration of neuromelanin containing cells in the substantia nigra is considered a hallmark feature, representing cardinal diagnostic criteria for PD. However, why certain brain regions -- such as the substantia nigra -- are vulnerable in some neurodegenerative diseases, while some neighboring morphologically indistinguishable neurons remain preserved, is still unclear. Molecular analysis of specific neuronal populations can lead us to a better understanding about the physiological role played by these neurons and mechanisms involved in disease\'s processes. In a post-genomic era, proteomic analyses are of great scientific interest since they allow a better understanding of the biological processes. The laser capture microdissection technique has also became an important tool in biological research, being increasingly used for acquisition of pure populations of cells from histological sections, preventing the dissection of areas outside the target tissue. The combination of these methods can significantly contribute to understand the pathophysiological role of the containing neuromelanin neurons of the substantia nigra. However, for an effective application of both techniques, laser capture microdissection and proteomic analysis, it is essential the application of an efficient protocol. In this context, this study aims to establish a protocol for laser microdissection of containing neuromelanin neurons in cognitively normal individuals for subsequent proteomic analyses. We selected cases from the Brain Bank of the Brazilian Aging Brain Study. A collaboration with the Medical Proteome Center, University of Bochum, Germany took part during the development of our proposal. Our protocol was developed based on previous published protocols and optimized according the intended aims. We analyzed anatomical planes for neuronal collection, freezing methods, thickness of tissue for microdissection sections, solution for tissue collection during laser microdissection and the proteolytic digestion methods. Through our comparative tests, we have achieved the desired results and validated them by mass spectrometry analyses. Consequently, we were also able to exclude technical factors that could possibly preclude one effective proteome analysis

O objetivo desta tese foi analisar os efeitos do exercício físico sobre o comportamento motor, a expressão de tirosina hidroxilase na subtsância nigra, a sensibilidade mecânica e nociceptiva, a morfologia do nervo sural e a expressão de peptídeo relacionado ao gene da calcitonina no corno dorsal da medula espinal de ratos adultos machos e diabéticos induzidos por estreptozotocina. Para isso foram realizados três experimentos. No primeiro, foi realizado protocolo de oito semanas de treinamento em esteira em animais não diabéticos e diabéticos. Foi analisado o comportamento motor, pelo uso do teste do rotarod e campo aberto e a expressão de TH na substância nigra e área tegmental ventral desses animais. Os animais diabéticos sedentários apresentaram déficits motores e diminuição na reatividade à tirosina hidroxilase (TH) na substância nigra e área tegmental ventral. As alterações motoras e reatividade à TH na substância nigra foram prevenidas nos animais diabéticos treinados. No segundo experimento os animais diabéticos sedentários apresentaram diminuição no limiar sensorial mecânico, avaliado pelos filamentos de von Frey, bem como diminuição da área e diâmetro das fibras mielinizadas, aumento da densidade de fibras e área ocupada pelo tecido conjuntivo, diminuição da espessura da bainha de mielina e aumento da relação g no nervo sural. Essas alterações não foram vistas nos animais diabéticos treinados. Ainda, o nervo sural dos animais diabéticos apresentou maior porcentagem de fibras mielinizadas pequenas e menor porcentagem de fibras mielinizadas de pequeno diâmetro quando comparado aos animais controles e diabéticos treinados. No terceiro experimento demonstramos que os animais diabéticos induzidos por estreptozotocina apresentaram diminuição da sensibilidade nociceptiva, avaliada pelo teste do tail flick, assim como diminuição da expressão do peptídeo relacionado ao gene da calcitonina no corno dorsal da medula espinal. Por outro lado, os animais diabéticos treinados não mostraram alterações na sensibilidade mecânica e na expressão do mesmo peptídeo. Estes dados demonstram que o exercício físico em esteira em ratos diabéticos é capaz de prevenir alterações no comportamento motor e sensorial, assim como as alterações morfológicas no nervo sural, na expressão de tirosina hidroxilase na substância nigra e do peptídeo relacionado ao gene da calcitonina no corno dorsal da medula espinal. / The aim of this thesis was to study the effects of treadmill training on the motor and sensitive behavior, the tyrosine hydroxylase immunoreactivity in the substantia nigra, the mechanical and nociceptive sensitivity, the sural nerve morphology and the calcitonin gene-related peptide immunoreactivity in the dorsal horn of the spinal cord from diabetic rats induced by streptozotocin. For this, we made three experiments. In the first, an eight weeks treadmill training protocol was made in diabetic and non diabetic animals. Was analyzed the motor behavior using rotarod and open field tests and the immunoreactivity to tyrosine hydroxylase (TH) in the substantia nigra and ventral tegmental area of these animals. Sedentary diabetic animals showed motor deficits and a decrease in the TH immunoreactivity in the substantia nigra and in the ventral tegmental area. Treadmill training in diabetic animals prevented the motor deficits and the decrease in the tyrosine hydroxylase reactivity. In the second experiment, sedentary diabetic animals showed a reduction in the mechanical sensitivity threshold, analyzed using von Frey filaments. Also, diabetic animals showed a decreased in the area and in diameter of the myelinated fibers, an increased in the fibers density and in the area occupied by connective tissue, a decreased myelin sheat thickness and an increased g ratio in the sural nerve. These alterations were not seen in trained diabetic animals. In addition, the sural nerve of the sedentary diabetic animals had a higher percentage of small myelinated fibers and a lower percentage of large diameter myelinated fibres than the control and trained diabetic animals. Moreover, in the third experiment we showed that the diabetic animals induced by streptozotocin had a decrease in the nociceptive sensitivity, analyzed using the tail flick test. These animals showed a decrease in the calcitonin gene-related peptide immunoreactivity in the dorsal horn of the spinal cord. Furthermore, these decreased in the nociceptive sensitivity and in the peptide immunoreactivity were not seen in the trained diabetic rats These data showed that treadmill training in diabetic rats is able to prevent alterations in the motor and sensitive behavior. Also, exercise is able to prevent the morphological alterations in the sural nerve, the decrease in the TH immunoreactivity in the substantia nigra and the decrease in the calcitonin gene-related peptide immunoreactivity in the dorsal horn of the spinal cord.

O objetivo desta tese foi analisar os efeitos do exercício físico sobre o comportamento motor, a expressão de tirosina hidroxilase na subtsância nigra, a sensibilidade mecânica e nociceptiva, a morfologia do nervo sural e a expressão de peptídeo relacionado ao gene da calcitonina no corno dorsal da medula espinal de ratos adultos machos e diabéticos induzidos por estreptozotocina. Para isso foram realizados três experimentos. No primeiro, foi realizado protocolo de oito semanas de treinamento em esteira em animais não diabéticos e diabéticos. Foi analisado o comportamento motor, pelo uso do teste do rotarod e campo aberto e a expressão de TH na substância nigra e área tegmental ventral desses animais. Os animais diabéticos sedentários apresentaram déficits motores e diminuição na reatividade à tirosina hidroxilase (TH) na substância nigra e área tegmental ventral. As alterações motoras e reatividade à TH na substância nigra foram prevenidas nos animais diabéticos treinados. No segundo experimento os animais diabéticos sedentários apresentaram diminuição no limiar sensorial mecânico, avaliado pelos filamentos de von Frey, bem como diminuição da área e diâmetro das fibras mielinizadas, aumento da densidade de fibras e área ocupada pelo tecido conjuntivo, diminuição da espessura da bainha de mielina e aumento da relação g no nervo sural. Essas alterações não foram vistas nos animais diabéticos treinados. Ainda, o nervo sural dos animais diabéticos apresentou maior porcentagem de fibras mielinizadas pequenas e menor porcentagem de fibras mielinizadas de pequeno diâmetro quando comparado aos animais controles e diabéticos treinados. No terceiro experimento demonstramos que os animais diabéticos induzidos por estreptozotocina apresentaram diminuição da sensibilidade nociceptiva, avaliada pelo teste do tail flick, assim como diminuição da expressão do peptídeo relacionado ao gene da calcitonina no corno dorsal da medula espinal. Por outro lado, os animais diabéticos treinados não mostraram alterações na sensibilidade mecânica e na expressão do mesmo peptídeo. Estes dados demonstram que o exercício físico em esteira em ratos diabéticos é capaz de prevenir alterações no comportamento motor e sensorial, assim como as alterações morfológicas no nervo sural, na expressão de tirosina hidroxilase na substância nigra e do peptídeo relacionado ao gene da calcitonina no corno dorsal da medula espinal. / The aim of this thesis was to study the effects of treadmill training on the motor and sensitive behavior, the tyrosine hydroxylase immunoreactivity in the substantia nigra, the mechanical and nociceptive sensitivity, the sural nerve morphology and the calcitonin gene-related peptide immunoreactivity in the dorsal horn of the spinal cord from diabetic rats induced by streptozotocin. For this, we made three experiments. In the first, an eight weeks treadmill training protocol was made in diabetic and non diabetic animals. Was analyzed the motor behavior using rotarod and open field tests and the immunoreactivity to tyrosine hydroxylase (TH) in the substantia nigra and ventral tegmental area of these animals. Sedentary diabetic animals showed motor deficits and a decrease in the TH immunoreactivity in the substantia nigra and in the ventral tegmental area. Treadmill training in diabetic animals prevented the motor deficits and the decrease in the tyrosine hydroxylase reactivity. In the second experiment, sedentary diabetic animals showed a reduction in the mechanical sensitivity threshold, analyzed using von Frey filaments. Also, diabetic animals showed a decreased in the area and in diameter of the myelinated fibers, an increased in the fibers density and in the area occupied by connective tissue, a decreased myelin sheat thickness and an increased g ratio in the sural nerve. These alterations were not seen in trained diabetic animals. In addition, the sural nerve of the sedentary diabetic animals had a higher percentage of small myelinated fibers and a lower percentage of large diameter myelinated fibres than the control and trained diabetic animals. Moreover, in the third experiment we showed that the diabetic animals induced by streptozotocin had a decrease in the nociceptive sensitivity, analyzed using the tail flick test. These animals showed a decrease in the calcitonin gene-related peptide immunoreactivity in the dorsal horn of the spinal cord. Furthermore, these decreased in the nociceptive sensitivity and in the peptide immunoreactivity were not seen in the trained diabetic rats These data showed that treadmill training in diabetic rats is able to prevent alterations in the motor and sensitive behavior. Also, exercise is able to prevent the morphological alterations in the sural nerve, the decrease in the TH immunoreactivity in the substantia nigra and the decrease in the calcitonin gene-related peptide immunoreactivity in the dorsal horn of the spinal cord.

O objetivo desta tese foi analisar os efeitos do exercício físico sobre o comportamento motor, a expressão de tirosina hidroxilase na subtsância nigra, a sensibilidade mecânica e nociceptiva, a morfologia do nervo sural e a expressão de peptídeo relacionado ao gene da calcitonina no corno dorsal da medula espinal de ratos adultos machos e diabéticos induzidos por estreptozotocina. Para isso foram realizados três experimentos. No primeiro, foi realizado protocolo de oito semanas de treinamento em esteira em animais não diabéticos e diabéticos. Foi analisado o comportamento motor, pelo uso do teste do rotarod e campo aberto e a expressão de TH na substância nigra e área tegmental ventral desses animais. Os animais diabéticos sedentários apresentaram déficits motores e diminuição na reatividade à tirosina hidroxilase (TH) na substância nigra e área tegmental ventral. As alterações motoras e reatividade à TH na substância nigra foram prevenidas nos animais diabéticos treinados. No segundo experimento os animais diabéticos sedentários apresentaram diminuição no limiar sensorial mecânico, avaliado pelos filamentos de von Frey, bem como diminuição da área e diâmetro das fibras mielinizadas, aumento da densidade de fibras e área ocupada pelo tecido conjuntivo, diminuição da espessura da bainha de mielina e aumento da relação g no nervo sural. Essas alterações não foram vistas nos animais diabéticos treinados. Ainda, o nervo sural dos animais diabéticos apresentou maior porcentagem de fibras mielinizadas pequenas e menor porcentagem de fibras mielinizadas de pequeno diâmetro quando comparado aos animais controles e diabéticos treinados. No terceiro experimento demonstramos que os animais diabéticos induzidos por estreptozotocina apresentaram diminuição da sensibilidade nociceptiva, avaliada pelo teste do tail flick, assim como diminuição da expressão do peptídeo relacionado ao gene da calcitonina no corno dorsal da medula espinal. Por outro lado, os animais diabéticos treinados não mostraram alterações na sensibilidade mecânica e na expressão do mesmo peptídeo. Estes dados demonstram que o exercício físico em esteira em ratos diabéticos é capaz de prevenir alterações no comportamento motor e sensorial, assim como as alterações morfológicas no nervo sural, na expressão de tirosina hidroxilase na substância nigra e do peptídeo relacionado ao gene da calcitonina no corno dorsal da medula espinal. / The aim of this thesis was to study the effects of treadmill training on the motor and sensitive behavior, the tyrosine hydroxylase immunoreactivity in the substantia nigra, the mechanical and nociceptive sensitivity, the sural nerve morphology and the calcitonin gene-related peptide immunoreactivity in the dorsal horn of the spinal cord from diabetic rats induced by streptozotocin. For this, we made three experiments. In the first, an eight weeks treadmill training protocol was made in diabetic and non diabetic animals. Was analyzed the motor behavior using rotarod and open field tests and the immunoreactivity to tyrosine hydroxylase (TH) in the substantia nigra and ventral tegmental area of these animals. Sedentary diabetic animals showed motor deficits and a decrease in the TH immunoreactivity in the substantia nigra and in the ventral tegmental area. Treadmill training in diabetic animals prevented the motor deficits and the decrease in the tyrosine hydroxylase reactivity. In the second experiment, sedentary diabetic animals showed a reduction in the mechanical sensitivity threshold, analyzed using von Frey filaments. Also, diabetic animals showed a decreased in the area and in diameter of the myelinated fibers, an increased in the fibers density and in the area occupied by connective tissue, a decreased myelin sheat thickness and an increased g ratio in the sural nerve. These alterations were not seen in trained diabetic animals. In addition, the sural nerve of the sedentary diabetic animals had a higher percentage of small myelinated fibers and a lower percentage of large diameter myelinated fibres than the control and trained diabetic animals. Moreover, in the third experiment we showed that the diabetic animals induced by streptozotocin had a decrease in the nociceptive sensitivity, analyzed using the tail flick test. These animals showed a decrease in the calcitonin gene-related peptide immunoreactivity in the dorsal horn of the spinal cord. Furthermore, these decreased in the nociceptive sensitivity and in the peptide immunoreactivity were not seen in the trained diabetic rats These data showed that treadmill training in diabetic rats is able to prevent alterations in the motor and sensitive behavior. Also, exercise is able to prevent the morphological alterations in the sural nerve, the decrease in the TH immunoreactivity in the substantia nigra and the decrease in the calcitonin gene-related peptide immunoreactivity in the dorsal horn of the spinal cord.

Atualmente observa-se que a proporção de pessoas com 60 anos ou mais está crescendo mais rápido do que a de outras faixas etárias. Um dos resultados desta transição epidemiológica é o aumento das doenças cujo fator de risco é o envelhecimento, entre elas, a doença de Parkinson. Embora muitas regiões exibam os sinais neuropatológicos da doença de Parkinson, a degeneração dos neurônios, contendo neuromelanina, da substância negra é considerada como sendo uma característica importante, representando o critério cardinal para o diagnóstico. No entanto, ainda não está claro por que certas regiões do cérebro, como a substância negra, são vulneráveis em algumas doenças neurodegenerativas e alguns neurônios vizinhos, às vezes morfologicamente indistinguíveis, permanecem preservados. Análises moleculares de populações de neurônios podem conduzir a uma melhor compreensão sobre a fisiologia dos mesmos, bem como os mecanismos envolvidos nos processos de doença. Na era pós genômica, realizar análises proteômicas são de grande interesse científico, pois permitem avanços no conhecimento dos processos biológicos. A técnica de microdissecção e captura a laser tem sido uma ferramenta importante e cada vez mais utilizada para aquisição de populações puras de células a partir de secções histológicas, evitando que áreas não pertencentes ao tecido alvo sejam dissecadas. A união destes métodos pode contribuir de maneira relevante para o entendimento fisiopatológico dos neurônios contendo neuromelanina da substância negra. No entanto, para que a microdissecção e captura a laser e as análises proteômicas sejam eficazes, é imprescindível a aplicação de um protocolo bem estruturado. Dentro desse contexto, o presente trabalho tem como objetivo criar um protocolo de microdissecção a laser de neurônios contendo neuromelanina em indivíduos cognitivamente normais, para subsequente análise proteômica. Os casos utilizados neste estudo são provenientes do Banco de Encéfalos Humanos do Grupo de Estudos em Envelhecimento Cerebral. Para o desenvolvimento da nossa proposta, contamos com a colaboração do Centro de Proteômica Médica da Universidade de Bochum, Alemanha. O protocolo foi desenvolvido baseado em outros previamente descritos na literatura e otimizado de acordo com objetivos pretendidos. Analisamos o plano anatômico de amostragem do tecido, o método de congelamento, a espessura do corte para a microdissecção, a solução utilizada para a coleta do tecido durante a microdissecção e o método de digestão proteolítica para posteriores análises proteômicas. Através de ensaios comparativos, alcançamos os resultados desejados e os mesmos foram validados através de análises por espectrometria de massas. Consequentemente, também fomos capazes de reconhecer fatores técnicos que possivelmente impossibilitariam um efetivo estudo do proteoma / Currently the worldwide proportion of people aged 60 years and over is growing faster than any other age group. This strikingly epidemiological transition results in an increase of aging related diseases, including Parkinson\'s disease (PD). Although many brain areas exhibit the neuropathological signs of Parkinson\'s disease, the degeneration of neuromelanin containing cells in the substantia nigra is considered a hallmark feature, representing cardinal diagnostic criteria for PD. However, why certain brain regions -- such as the substantia nigra -- are vulnerable in some neurodegenerative diseases, while some neighboring morphologically indistinguishable neurons remain preserved, is still unclear. Molecular analysis of specific neuronal populations can lead us to a better understanding about the physiological role played by these neurons and mechanisms involved in disease\'s processes. In a post-genomic era, proteomic analyses are of great scientific interest since they allow a better understanding of the biological processes. The laser capture microdissection technique has also became an important tool in biological research, being increasingly used for acquisition of pure populations of cells from histological sections, preventing the dissection of areas outside the target tissue. The combination of these methods can significantly contribute to understand the pathophysiological role of the containing neuromelanin neurons of the substantia nigra. However, for an effective application of both techniques, laser capture microdissection and proteomic analysis, it is essential the application of an efficient protocol. In this context, this study aims to establish a protocol for laser microdissection of containing neuromelanin neurons in cognitively normal individuals for subsequent proteomic analyses. We selected cases from the Brain Bank of the Brazilian Aging Brain Study. A collaboration with the Medical Proteome Center, University of Bochum, Germany took part during the development of our proposal. Our protocol was developed based on previous published protocols and optimized according the intended aims. We analyzed anatomical planes for neuronal collection, freezing methods, thickness of tissue for microdissection sections, solution for tissue collection during laser microdissection and the proteolytic digestion methods. Through our comparative tests, we have achieved the desired results and validated them by mass spectrometry analyses. Consequently, we were also able to exclude technical factors that could possibly preclude one effective proteome analysis

A doença de Parkinson (DP) é uma desordem neurodegenerativa caracterizada clinicamente por tremor, rigidez, acinesia (ou bradicinesia) e instabilidade postural. Patofisiologicamente, a DP é classificada como uma sinucleinopatia associada à perda de neurônios dopaminérgicos na substância negra (SN), mas outros neurônios do tronco encefálico podem estar degenerados na DP, contribuindo não só para as alterações motoras, mas também não motoras observadas. Dentre as alterações não motoras, as alterações respiratórias estão presentes tais como obstrução das vias aéreas superiores, pneumonia e ainda a apnéia obstrutiva do sono uma das principais causas de morte na DP. Os mecanismos que levam à degeneração de neurônios envolvidos no controle respiratório ainda não estão bem esclarecidos, mas dados recentes do nosso laboratório mostraram que no modelo de DP induzido pela injeção no caudado-putâmen (CPu) de 6-hidroxidopamina (6-OHDA), um agente neurotóxico seletivo para células catecolaminérgicas, observou-se intensa redução na frequência respiratória e ventilação basais e induzidas pela ativação do quimiorreflexo central por hipercapnia. Além disso, observou-se também intensa redução do número de neurônios bulbares envolvidos no controle neural da respiração, como os neurônios Phox2b+ da região do núcleo retrotrapezóide (RTN), que estão envolvidos com a inspiração e o quimiorreflexo central. Dessa forma, o objetivo do presente trabalho foi investigar se a existência de uma via entre os neurônios da SN e do RTN poderia ser responsável por essa neurodegeneração. Realizamos injeções de traçadores anterógrados e retrógrados na SN e no RTN de ratos para verificar a existência de projeções diretas entre essas regiões, entretanto observamos que não há projeções diretas entre a SN e o RTN, mas há projeções indiretas entre essas duas regiões, utilizando a Substância Cinzenta Periaquedutal (PAG) como região intermediária. Além disso, observamos que no modelo de DP induzido pela injeção bilateral de 6-OHDA no CPu ocorre uma redução no número de varicosidades catecolaminérgicas na PAG e de neurônios que são ativados pelo quimiorreflexo central que se projetam da PAG para o RTN. Nossos experimentos eletrofisiológicos mostraram que a inibição bilateral da PAG pela injeção de muscimol não gera alterações respiratórias basais como ocorre no modelo da DP; entretanto, nesses animais, pudemos também observar, apesar de ser menor do que ocorre com animais submetidos ao modelo da DP, inibição de alterações respiratórias induzidas por hipercapnia. Nossos dados anatômicos mostraram que a comunicação entre os neurônios da SN e do RTN envolve neurônios da PAG e que essa via pode estar reduzida no modelo da DP, o que pode contribuir para a redução de neurônios do RTN; e que a redução neuronal desta via pode alterar as respostas respiratórias frente à ativação do quimiorreflexo central. / Parkinson\'s disease (PD) is a neurodegenerative disorder characterized clinically by tremor, rigidity, akinesia (or bradykinesia) and postural instability. Pathophysiologically, PD is classified as a synucleinopathy predominantly associated with loss of dopaminergic neurons in the substantia nigra (SN), but other brainstem neurons may also be degenerate in PD, contributing not only to the motor but also non-motor alterations observed in this pathology. Among the non-motor changes observed respiratory changes are present and can be characterized as upper airway obstruction, pneumonia and obstructive sleep apnea are one of the main causes of death in PD. The mechanisms that lead to the degeneration of neurons involved in respiratory control are still not well understood but data in the literature have demonstrated the loss of receptors in a region considered to be the respiratory rate generator in postmortem brains of humans. In the model animal DP of 6-hydroxydopamine (6-OHDA), a selective neurotoxic agent for catecholaminergic cells, there was an intense reduction in basal respiratory rate and ventilation, in addition to a intense reduction of neurons involved in neural control of breathing: Phox2b+ neurons in the retrotrapezoid nucleus (RTN) region. Thus, the aim of the present study was to investigate whether the existence of a pathway between SN and RTN neurons could be responsible for this bulbar neurodegeneration. We performed experiments using the injection of anterograde and retrograde tracers in the SN and the RTN to verify the existence of direct projections between these regions in rats. However, our results showed that there are no direct projections between the SN and the RTN, but there are indirect projections between these two regions, using Periaquedutal Gray Substance (PAG) as the intermediate region. In addition, we observed that in the PD model induced by the bilateral injection of 6-OHDA in CPu, a reduction of the projections PAG neurons for RTN and that are activated by the central chemoreflex. Our electrophysiological experiments have shown that in the 6-OHDA PD model there is a reduction of the cardiorespiratory responses induced by the activation of the central chemoreflex, since the bilateral inhibition of the PG of control animals does not alter these cardiorespiratory responses. Therefore, our anatomical results showed that the communication between SN and RTN neurons involves PAG neurons and that this pathway may be reduced in the PD model, which may contribute to the reduction of RTN neurons; and that the neuronal reduction of this pathway may alter respiratory responses to activation of the central chemoreflex.

INTRODUÇÃO: A presença e extensão da perda neuronal no encéfalo dos idosos ainda é controversa. A substância negra (SN) é uma região localizada no mesencéfalo e caracterizada macroscopicamente pela coloração escura, devido à presença neuromelanina. O envelhecimento da SN ainda é um mistério, mas existem grandes quantidades de estudos relativos às modificações sofridas por essa região com o passar dos anos. Alguns estudos detectaram perda neuronal na SN durante o envelhecimento, enquanto outros afirmam que não há alteração significativa durante esse processo. OBJETIVO: Caracterizar as alterações que ocorrem na SN durante o envelhecimento humano, em indivíduos sem sintomas da doença de Parkinson, do ponto de vista citoarquitetônico em 3D. CASUÍSTICA E METODOLOGIA:O presente projeto faz parte do Projeto Envelhecimento Cerebral (PEC) do Grupo de Estudos em Envelhecimento Cerebral (GEEC) da Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo (FMUSP). Foram utilizados 18 casos, classificados em quatro faixas etárias. Quinze casos foram analisados estereológicamente e recontruídos tridimensionalmente. Para estes, foram determinados número de neurônios, volume da SN e densidade neuronal e submetidos à testes estatísticos não paramétricos. Três casos foram imunocorados com quatro diferentes anticorpos: anti tirosina-hidroxilase (TH), anti proteína tau hiperfosforilada, anti proteína alfa-sinucleína e anti calbindina D28k (Calb) e analisados qualitativamente. RESULTADOS: As lâminas imunocoradas com anticorpo anti -sinucleína e anti-tau, foram negativas. As lâminas imunocoradas com anticorpo anti- TH e anti-Calb D28k foram positivas. Dos quinze casos analisados estereologicamente, Para o número de neurônios, encontrou-se: mediana de 504.575 células, valor mínimo de 348.662 células e valor máximo de 672.172 células. Para o volume, encontrou-se mediana de 190,8mm3; valor mínimo de 134,1 mm3 e valor máximo de 267,3mm3. Para a densidade total média, encontrou-se a mediana de 2.517,4 cel/mm3, valor mínimo de 1.603,1 cel/mm3 e valor máximo de 5.015,7 cel/mm3. Realizou-se o teste de correlação de Spearman para as três variáveis neuronais, correlacionando hemisfério direito e esquerdo, encontrou-se uma correlação moderada para número de neurônios e volume, e correlação forte para densidade. Com o mesmo teste, realizou-se análise das variáveis neuronais em função da idade, e não houve alteração estatisticamente significativa. Apenas uma tendência à diminuição no volume total da SN em relação à idade. Também verificou-se a relação entre as variáveis neuronais, por gênero em função da idade e não houve alteração estatisticamente significativa. Nas reconstruções tridimensionais, verificou-se uma grande variabilidade interpessoal entre as 15 SN reconstruídas. DISCUSSÃO: Diversos estudos estereológicos foram feitos, mas poucos deles com análise estereológica sem viés e a maior parte deles demonstra diminuição no número de neurônios, discordando dos achados atuais. A reconstrução tridimensional também não descreve alterações decorrentes do envelhecimento, mas aparentemente modificações interpessoais. CONCLUSÃO: As características da substância negra se mantém ao longo dos anos, porém, ainda devem ser muito mais estudadas / INTRODUTION: Some aspects about maco and micro braischanges are suffering modifications along the years. The presence and extension of neuronal lost in elderly still a big and polemic issue. The SUBSTANTIA NIGRA (SN) is located at the midbrain and characterized by the dark color due to the pigmented neurons, which contain neuromelanin. The SNs aging is still a mystery, nevertheless, there are great researches related to these changes suffered in this region by the years. Some of the researches noticed that neuronal lost in SN during the aging, while others claim that there are no significant modifications through this process.OBJECTIVE: Describing SN changes during the human aging in individuals with no Parkinsons disease symptoms, from the 3D cytoarchitectonic point of view. METHODS: This project is part of the Brain Aging Project of Brain Aging Study Group, in University of São Paulo Medical School. Eighteen cases had been analyzed and classified into four ages groups. Fifteen cases had been analyzed with stereological methos and 3D reconstructed. During the stereological analysis, were determinate the neuronal number, SN volume, neuronal density and submitted to nonparametric statistics test. Three cases had been immunostained with 4 different antibodies anti tyrosine-hydroxylase (TH), anti hyperphosphorylated tau (anti-tau), anti alfa-synuclein (alpha-syn) e anti calbindin D28k (Calb) and qualitatively analyzed. RESULTS: The immunostained slices with the anti alpha-syn and anti-tau antibodies were negative. The immunostained slices with anti TH and anti calb D28K antibodies were positive. From the 15 cases estereologically analyzed, 53,3% were female and 46,7% male. Had been analyzed neuron numbers, SN volume and neuronal density. For the neural numbers were found median of 504.575 cells, minimum value of 348.662 cells and maximum value of 672.172 cells. For the volume were found median of 190,8mm³; minimum value of 134,1mm³ and maximum value of 267,3mm³. For the total density, was found median of de 2.517,4 cel/mm³, minimum value of 1603,1 cel/mm³ , maximum value of 5015,7 cel/mm³. The Spearmans correlation test had been done to the three neuronal variable correlating the right and left hemispheres and was a moderated correlation between neuron numbers and neuron volume and strong correlation to density. Using the same test, the rate neuron by the age analysis had been concluded and there was no significant change.There was noticed just one trend to the reduction in the SN total volume related to aging. It was also checked the relation between the neurons variety by gender considering aging and there was no significant changes. In the 3D reconstruction, was possible to notice a great interpersonal variability between the 15 SN rebuilt. DISCUSSION: Many stereological researches had been done, however, a few of them used the unbiased stereological analysis and most of them show a reduction in the neuron number, disagreeing from the current conclusions. The 3D reconstruction also dont describe changes as aging result, but apparently interpersonal changes. CONCLUSION: The Substantia Nigra maintain the same characteristics along the years, however, it must be much more explored

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Evidências crescentes mostram que os distúrbios de sono associados à doença de Parkinson (DP) são mais relacionados à doença per se, do que apenas fenômenos secundários. Dados apresentados pela literatura sugerem a hipótese de que o sistema dopaminérgico nigroestriatal esteja envolvido na regulação de padrões de sono. Demonstrou-se no presente trabalho que uma lesão de 50% dos neurônios dopaminérgicos residentes na substância negra pars compacta (SNpc) foi capaz de gerar um prejuízo em diversos parâmetros de sono em ratos. Essa redução neuronal provocou uma diminuição importante na porcentagem de sono paradoxal durante os três primeiros dias de registro de sono. Observou-se também uma forte correlação (r=0.91) entre o número de neurônios e a porcentagem de sono paradoxal. A partir disso, propomos que os neurônios dopaminérgicos presentes na SNpc possuem um papel fundamental para a regulação dos padrões de sono, particularmente na promoção de sono paradoxal. Em outro experimento, apresentamos evidências de que a proteína tirosina hidroxilase (TH) encontra-se com sua expressão reduzida no sistema dopaminérgico nigroestriatal após um período de 24 h de privação de sono paradoxal (PSP) em camundongos. De acordo com esses resultados, sugerese que a redução da expressão da TH, produzida pela (PSP), possa explicar em parte a existência da supersensibilidade dopaminérgica de receptores D2. As implicações dessas alterações podem reverberar diretamente sobre anormalidades motoras e de sono encontradas em pacientes portadores da DP. xiii Achados eletrofisiológicos demonstraram que o bloqueio dos receptores D2 (por haloperidol) produziu uma redução de sono paradoxal durante o período de rebote, realizado após 96 h de PSP. Essa redução foi acompanhada por um incremento de sono de ondas lentas, o que possivelmente tenha ocorrido em decorrência de um observado aumento de eficiência de sono. Os resultados também indicaram que a administração de piribedil não pôde gerar um aumento adicional de sono paradoxal. Sugerimos a existência de uma ação particular da neurotransmissão dopaminérgica recaindo sobre a ativação dos receptores D2. As evidências demonstradas no presente trabalho e na literatura permitem sugerir que os neurônios dopaminérgicos presentes na SNpc e na aérea tegmental ventral podem ser considerados essenciais para a regulação de sono, em particular no disparo e manutenção do sono paradoxal, respectivamente. Propõe-se que o paradigma que envolve a dopamina como sendo responsável apenas pela vigília, não é totalmente acurado. A teoria proposta nessa tese alega que esse neurotransmissor pode apresentar uma importante participação em ambos os estados: vigília e sono, e que cada estado deva ser gerado por intermédio de diferentes graus de modulação dopaminérgica. A conclusão delineada a partir desses achados é que a dopamina apresenta implicações significantes na regulação de sono, e essa condição particular deve ser considerada em relação ao tratamento de pacientes com a DP. / Dopamine (DA) is critically involved in regulating neural processes responsible for complex movements and emotions. Alterations in central dopaminergic neurotransmission have been implicated in important neurological and psychiatric disorders such as Parkinson’s disease (PD) and schizophrenia. In addition, DA has recently been recognized as instrumental in the regulation of sleep-wake states. Herein, we present evidence that tyrosine hydroxylase (TH) is down-regulated in the nigrostriatal pathway after 24 h of sleep deprivation (SD) in mice. To identify the involvement of DA in SD and sleep rebound (R) we administered reserpine (1 mg/kg) associated to a-methyl-p-tyrosine (aMT) (250 mg/kg) to produce DA depletion, and rotenone (10 mg/kg) to increase striatal DA turnover. Behavioral tests (catalepsy, grasping and open-field) were conducted to evaluate muscular rigidity and motor alterations inflicted by the drugs immediately after SD and R. Western blot and immunohistochemistry demonstrated that SD alone produced important down-regulation on TH protein expression within the substantia nigra (SN), without affecting the number of dopaminergic neurons. Pharmacological depletion of DA or increase of its turnover affected the entire nigrostriatal pathway. We propose that downregulation of TH expression produced by SD greatly explains the existence of supersensitivity of dopaminergic D2 receptors, especially along the nigrostriatal pathway, and suggest a novel role of DA in the mediation of sleep-wake states as a consequence of the modulation of TH protein expression along that pathway. The implications of these alterations may directly reverberate in motor and sleep abnormalities found in patients with PD. / TEDE / BV UNIFESP: Teses e dissertações

INTRODUÇÃO: A presença e extensão da perda neuronal no encéfalo dos idosos ainda é controversa. A substância negra (SN) é uma região localizada no mesencéfalo e caracterizada macroscopicamente pela coloração escura, devido à presença neuromelanina. O envelhecimento da SN ainda é um mistério, mas existem grandes quantidades de estudos relativos às modificações sofridas por essa região com o passar dos anos. Alguns estudos detectaram perda neuronal na SN durante o envelhecimento, enquanto outros afirmam que não há alteração significativa durante esse processo. OBJETIVO: Caracterizar as alterações que ocorrem na SN durante o envelhecimento humano, em indivíduos sem sintomas da doença de Parkinson, do ponto de vista citoarquitetônico em 3D. CASUÍSTICA E METODOLOGIA:O presente projeto faz parte do Projeto Envelhecimento Cerebral (PEC) do Grupo de Estudos em Envelhecimento Cerebral (GEEC) da Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo (FMUSP). Foram utilizados 18 casos, classificados em quatro faixas etárias. Quinze casos foram analisados estereológicamente e recontruídos tridimensionalmente. Para estes, foram determinados número de neurônios, volume da SN e densidade neuronal e submetidos à testes estatísticos não paramétricos. Três casos foram imunocorados com quatro diferentes anticorpos: anti tirosina-hidroxilase (TH), anti proteína tau hiperfosforilada, anti proteína alfa-sinucleína e anti calbindina D28k (Calb) e analisados qualitativamente. RESULTADOS: As lâminas imunocoradas com anticorpo anti -sinucleína e anti-tau, foram negativas. As lâminas imunocoradas com anticorpo anti- TH e anti-Calb D28k foram positivas. Dos quinze casos analisados estereologicamente, Para o número de neurônios, encontrou-se: mediana de 504.575 células, valor mínimo de 348.662 células e valor máximo de 672.172 células. Para o volume, encontrou-se mediana de 190,8mm3; valor mínimo de 134,1 mm3 e valor máximo de 267,3mm3. Para a densidade total média, encontrou-se a mediana de 2.517,4 cel/mm3, valor mínimo de 1.603,1 cel/mm3 e valor máximo de 5.015,7 cel/mm3. Realizou-se o teste de correlação de Spearman para as três variáveis neuronais, correlacionando hemisfério direito e esquerdo, encontrou-se uma correlação moderada para número de neurônios e volume, e correlação forte para densidade. Com o mesmo teste, realizou-se análise das variáveis neuronais em função da idade, e não houve alteração estatisticamente significativa. Apenas uma tendência à diminuição no volume total da SN em relação à idade. Também verificou-se a relação entre as variáveis neuronais, por gênero em função da idade e não houve alteração estatisticamente significativa. Nas reconstruções tridimensionais, verificou-se uma grande variabilidade interpessoal entre as 15 SN reconstruídas. DISCUSSÃO: Diversos estudos estereológicos foram feitos, mas poucos deles com análise estereológica sem viés e a maior parte deles demonstra diminuição no número de neurônios, discordando dos achados atuais. A reconstrução tridimensional também não descreve alterações decorrentes do envelhecimento, mas aparentemente modificações interpessoais. CONCLUSÃO: As características da substância negra se mantém ao longo dos anos, porém, ainda devem ser muito mais estudadas / INTRODUTION: Some aspects about maco and micro braischanges are suffering modifications along the years. The presence and extension of neuronal lost in elderly still a big and polemic issue. The SUBSTANTIA NIGRA (SN) is located at the midbrain and characterized by the dark color due to the pigmented neurons, which contain neuromelanin. The SNs aging is still a mystery, nevertheless, there are great researches related to these changes suffered in this region by the years. Some of the researches noticed that neuronal lost in SN during the aging, while others claim that there are no significant modifications through this process.OBJECTIVE: Describing SN changes during the human aging in individuals with no Parkinsons disease symptoms, from the 3D cytoarchitectonic point of view. METHODS: This project is part of the Brain Aging Project of Brain Aging Study Group, in University of São Paulo Medical School. Eighteen cases had been analyzed and classified into four ages groups. Fifteen cases had been analyzed with stereological methos and 3D reconstructed. During the stereological analysis, were determinate the neuronal number, SN volume, neuronal density and submitted to nonparametric statistics test. Three cases had been immunostained with 4 different antibodies anti tyrosine-hydroxylase (TH), anti hyperphosphorylated tau (anti-tau), anti alfa-synuclein (alpha-syn) e anti calbindin D28k (Calb) and qualitatively analyzed. RESULTS: The immunostained slices with the anti alpha-syn and anti-tau antibodies were negative. The immunostained slices with anti TH and anti calb D28K antibodies were positive. From the 15 cases estereologically analyzed, 53,3% were female and 46,7% male. Had been analyzed neuron numbers, SN volume and neuronal density. For the neural numbers were found median of 504.575 cells, minimum value of 348.662 cells and maximum value of 672.172 cells. For the volume were found median of 190,8mm³; minimum value of 134,1mm³ and maximum value of 267,3mm³. For the total density, was found median of de 2.517,4 cel/mm³, minimum value of 1603,1 cel/mm³ , maximum value of 5015,7 cel/mm³. The Spearmans correlation test had been done to the three neuronal variable correlating the right and left hemispheres and was a moderated correlation between neuron numbers and neuron volume and strong correlation to density. Using the same test, the rate neuron by the age analysis had been concluded and there was no significant change.There was noticed just one trend to the reduction in the SN total volume related to aging. It was also checked the relation between the neurons variety by gender considering aging and there was no significant changes. In the 3D reconstruction, was possible to notice a great interpersonal variability between the 15 SN rebuilt. DISCUSSION: Many stereological researches had been done, however, a few of them used the unbiased stereological analysis and most of them show a reduction in the neuron number, disagreeing from the current conclusions. The 3D reconstruction also dont describe changes as aging result, but apparently interpersonal changes. CONCLUSION: The Substantia Nigra maintain the same characteristics along the years, however, it must be much more explored