Astrócitos são células gliais com fundamental importância no sistema nervoso central (SNC), tanto em condições fisiológicas quanto patológicas. Estas células são essenciais na plasticidade neural, no metabolismo de neurotransmissores, na defesa antioxidante, na regulação do metabolismo energético, na homeostase iônica, na resposta inflamatória, na manutenção da barreira sangue-cérebro, na migração neuronal e na estabilização da comunicação entre as células. Assim, alterações em funções astrocitárias (como as que ocorrem no envelhecimento) estão relacionadas a importantes alterações na funcionalidade cerebral. Desta forma, esta tese teve por objetivo demonstrar que a cultura de astrócitos derivada de ratos Wistar adultos, desenvolvida e caracterizada pelo nosso grupo de pesquisa, pode ser um modelo de estudo fidedigno e versátil das propriedades celulares astrocitárias. Nossos resultados apontam que esta metodologia pode ser utilizada para elucidar o perfil de aminoácidos e gliotransmissores assim como da atividade enzimática glial e gerenciamento de neurotransmissores. Também demonstramos que a cultura adulta não é derivada de progenitores neurais e que parâmetros mitocondriais observados no cérebro adulto foram reproduzidos in vitro. A análise de respostas a estímulos demonstrou ser variável, dependendo da idade dos animais. Da mesma forma, o uso de culturas de diferentes idades revelou o efeito antienvelhecimento da guanosina, sugerindo sua atividade glioprotetora. Finalmente, demonstramos que culturas preparadas a partir de animais neonatos submetidas a um modelo de senescência in vitro apresentam respostas diferentes das apresentadas por culturas preparadas a partir de animais adultos e/ou envelhecidos, demonstrando que o modelo mais adequado para elucidar propriedades astrocitárias do cérebro maduro é o derivado de animais adultos. Portanto, demonstramos com este estudo a importância da disponibilidade de uma ferramenta como a cultura de astrócitos adultos e elucidamos características bioquímicas, celulares e moleculares desta ferramenta, evidenciando algumas de suas diferenças em comparação à cultura preparada a partir de ratos neonatos. Assim, ampliamos a compreensão das propriedades e funções celulares desta ferramenta, fornecendo respostas mais aproximadas às respostas fornecidas por astrócitos do cérebro maduro in vivo, especialmente no estudo do envelhecimento e das doenças neurodegenerativas. / Astrocytes are glial cells of pivotal importance in the central nervous system (CNS), both in physiological and pathological conditions. Some of their roles include neural plasticity, neurotransmitter metabolism, antioxidant defenses, control of energy metabolism, ionic homeostasis, inflammatory response, formation and maintenance of blood-brain barrier, neuronal migration and cellular communication. Thus, changes in astrocytic function (such as occurs in aging) are related to changes in brain function. The aim of this thesis was to demonstrate that astrocyte cultures from adult Wistar rats (developed and characterized by our research group) might be a reliable and versatile tool for studying astrocytic cellular properties. Our results suggest that this culture model is suitable to study the amino acids content and gliotransmitters, as well as glial enzymatic activity and neurotransmitter management. Next, we showed that the astrocyte cultures are not derived from neural progenitors and tissue mitochondrial parameters were reproduced in in vitro cultures. Responses to stimulus were variable, depending on the animals’ age. Accordingly, guanosine presented an anti-aging effect, indicating its glioprotective activity. Finally, we showed that cultures prepared from newborn rats submitted to an in vitro senescence model presented different responses when compared with mature animals, indicating that our culture model is the most suitable model to represent astrocytic properties in the mature brain. Therefore, this study demonstrates the relevance of this tool to understanding the biochemical, cellular and molecular properties of adult astrocytes, showing some differences related to the culture prepared from newborn animals. Thus, we amplify the comprehension about cellular functions of this tool, providing closer responses related to mature brain in vivo, especially regarding studies about aging and neurodegenerative diseases.

Submitted by Ana Rosa Silva (arosa@ufpa.br) on 2012-07-23T17:20:56Z No. of bitstreams: 2 Dissertacao_EncefaliteViralInduzida.pdf: 5417139 bytes, checksum: fe2793fc67a8b75aaa720b7b4ba15b48 (MD5) license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva(arosa@ufpa.br) on 2012-07-23T17:21:44Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertacao_EncefaliteViralInduzida.pdf: 5417139 bytes, checksum: fe2793fc67a8b75aaa720b7b4ba15b48 (MD5) license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) / Made available in DSpace on 2012-07-23T17:21:44Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertacao_EncefaliteViralInduzida.pdf: 5417139 bytes, checksum: fe2793fc67a8b75aaa720b7b4ba15b48 (MD5) license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Previous issue date: 2011 / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Para estudar a resposta imune inata produzida especificamente no interior do SNC em desenvolvimento, evitando a influencia do sistema imune, empregamos modelo de infeccao viral induzida pela inoculacao intracerebral do virus da dengue em camundongos neonatos. Oito camundongos lactentes de dois dias de idade da espécie Mus musculus e variedade suica albina foram inoculados por via intracerebral com homogenado cerebral infectado com a especie Flavivirus (DENV3 genotipo III). Outro conjunto de animais foi utilizado como controle (nao infectado) e inoculado com igual volume de homogenado cerebral nao infectante e mantidos nas mesmas condicoes dos infectados. Decorridos 7 dias apos a infeccao os camundongos doentes foram sacrificados e tiveram seus cerebros processados para imunomarcacao de astrocitos e microglias. Quantificou-se a resposta imune glial no stratum lacunosum molecular (Lac Mol), radiatum (Rad) e pyramidale (Pir) de CA1-2 do hipocampo e na camada molecular do giro denteado (GDMol) usando o fracionador optico para estimar o numero de microglias e astrocitos em animais infectados e controles. Intensa astrocitose reativa e intensa ativacao microglial foram encontradas em animais neonatos com sinais clinicos de meningoencefalite. Entretanto, embora tenham sido maiores as estimativas do numero de microglias ativadas nos infectados (Inf) do que nos animais controles (Cont) nas camadas GDMol (Inf: 738,95 } 3,07; Cont: 232,73 } 70,38; p = 0,0035), Rad (Inf: 392,49 } 44,13; Cont: 62,76 } 15,86; p = 0,0004), em relacao ao numero total de microglias (ativadas ou nao) apenas o stratum radiatum mostrou diferença significante (Inf: 6.187,49 } 291,62; Cont: 4.011,89 } 509,73; p = 0,01). Por outro lado apenas a camada molecular do giro denteado mostrou diferenca no numero de astrocitos (Inf: 8.720,17 } 903,11; Cont: 13.023,13 } 1.192,14; p = 0,02). Tomados em conjunto os resultados sugerem que a resposta imune inata do camundongo neonato a encefalite induzida pelo virus da dengue (sorotipo 3, genotipo III) esta associada a um maior aumento do numero de microglias do que de astrocitos reativos e essa mudanca e dependente da camada e da regiao investigada. As implicacoes fisiopatologicas desses achados permanecem por ser investigadas. / To study the innate immune response produced specifically within the developing CNS, avoiding the influence of the immune system, employ viral infection model induced by intracerebral inoculation of dengue virus in neonatal mice. Eight newborn mice two days old of the species Mus musculus and Swiss albino variety were inoculated intracerebrally with brain homogenate infected with Flavivirus species (DENV3 genotype III). Another group of animals was used as control (uninfected) and inoculated with an equal volume of non-infectious brain homogenate and maintained under the same conditions of those infected. After 7 days after infection the mice were sacrificed and patients have had their brains processed for immunostaining of astrocytes and microglia. We quantified the glial and astrocitic immune response in the stratum lacunosum molecular (Lac Mol), radiatum (Rad) and pyramidale (Pir) of hippocampus and in the stratum molecular of dentate gyrus (DGMol) using the optical ractionator to estimate the number of microglias and astrocytes in the hippocampus of infected and control animals. Intense reactive astrocytosis and microglial activation were associated with clinical signs of meningoencephalitis in neonate subjects. Although the number of activated microglia to be higher in infected than in control subjects in the GDMol (Inf:738,95 } 83,07 vs Cont: 232,73 } 70,38; p = 0,0035), Rad (Inf: 392,49 } 44,13 vs Cont: 62,76 } 15,86; p = 0,0004) the number of total microglias (activated or not) was different only in the stratum radiatum (Inf: 6.187,49 } 291,62; Cont: 4.011,89 } 509,73;p = 0,01). On the other hand the total number of astrocytes was higher in control than in infected subjects only in the DGMol (Inf: 8.720,17 } 903,11; Cont: 13.023,13 }1.192,14; p = 0,02). Taken together the results suggest that the immune innate response in neonate mice after encephalitis induced by DENV3 genotype III is associated with a higher increase in the activated microglias than astrocytes in a regional and laminardependent fashion. The patophysiology implications of these events remain to be investigated.

Submitted by Cleide Dantas (cleidedantas@ufpa.br) on 2014-06-23T14:32:32Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_EstudoNeuropatologiaInduzida.pdf: 2723680 bytes, checksum: 7ec0e36fe9197262d43f318f6e1c8b98 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva (arosa@ufpa.br) on 2014-07-31T17:00:08Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_EstudoNeuropatologiaInduzida.pdf: 2723680 bytes, checksum: 7ec0e36fe9197262d43f318f6e1c8b98 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-07-31T17:00:08Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_EstudoNeuropatologiaInduzida.pdf: 2723680 bytes, checksum: 7ec0e36fe9197262d43f318f6e1c8b98 (MD5) Previous issue date: 2014 / UEPA - Universidade do Estado do Pará / UFPA - Universidade Federal do Pará / IEC - Instituto Evandro Chagas / O vírus Marabá (Be AR 411459) é um Vesiculovírus (VSV), membro da família Rhabdoviridae, isolado em 1983, de um pool de flebotomíneos capturado em Marabá-PA pela Seção de Arbovírus do Instituto Evandro Chagas. Na literatura pouco se tem sobre neuropatologia experimental induzida pelo vírus Marabá, apesar dos 30 anos de isolamento. Um único estudo, porém, revelou que a infecção viral em camundongos recém-nascidos provoca necrose e picnose em neurônios em várias regiões do sistema nervoso central (SNC) O objetivo do presente trabalho foi investigar a distribuição do vírus Marabá no SNC, a ativação microglial e astrocitária, aspectos histopatológicos; e a expressão de citocinas e óxido nítrico (NO), na encefalite induzida pelo vírus Marabá em camundongo BALB/c adultos. Para tanto, foram realizados processamentos de amostras para análise histopatologica; immunohistoquímica para marcação de microglia, astrócitos e antígeno viral; testes de quantificação de citocinas e NO; e análises estatísticas. Os resultados demonstraram que os animais infectados (Ai) 3 dias após a inoculação (d.p.i.) apresentam discreta marcação do antígeno viral, bem como quanto a ativação de microglia e astrócitos no SNC. Por outro lado, nos Ai 6 d.p.i. a marcação do antígeno viral foi observada em quase todas regiões encefálicas, observando-se intensa ativação microglial nestes locais, embora a astrogliose tenha sido menor. Edema, necrose e apoptose de neurônios foram observados principalmente no bulbo olfatório, septo interventrícular e córtex frontal dos Ai 6 d.p.i. A quantificação dos níveis de IL-12p40, IL-10, IL-6, TNF- α, INF-ү, MCP-1 e de NO mostrou aumentos significativos nos Ai 6 d.p.i., quando comparados aos animais controles e Ai 3 d.p.i.. Por outro lado, os níveis de TGF-β, importante imunossupressor, não foi significativo em todos os grupos e tempos avaliados (3 e 6 d.p.i.). Estes resultados indicam que o vírus Marabá pode infectar diversas regiões do SNC de camundongo BALB/c adulto 6 d.p.i., produzindo alterações anátomo-patológicas e uma forte resposta imune inflamatória que pode ser letal para o animal. / The Marabá virus (Be AR 411459) is an Vesiculovirus (VSV), member of the Rhabdoviridae family, isolated in 1983 from a pool of sandflies captured in Marabá - PA by Section Arbovirus the Evandro Chagas Institute. In literature There are few studies on experimental neuropathology Marabá virus induced, despite 30 years of isolation. A single study, however, revealed that viral infection in newborn mice causes necrosis and pyknosis in neurons in several regions of the central nervous system (CNS). The objective of this study was to investigate the distribution of Marabá virus in the CNS, reactive microglia and astrocytes, histopathologic features, and the expression of cytokines and nitric oxide (NO), in Marabá virus-induced encephalitis in BALB / c mice. Thus was performed processing of samples for histopathological examination; Immunohistochemistry for observation of microglia, astrocytes and viral antigen; tests for quantification of cytokines and NO, and statistical analyzes. The results showed that infected animals (Ai) 3 days after inoculation (d.p.i.) with discrete labeling of viral antigen, as well as the activation of microglia and astrocytes in the CNS. Moreover , in Ai 6 d.p.i. marking the viral antigen was observed in almost all brain regions, with intense microglial activation in these locations, although was less astrogliosis. Edema, necrosis and apoptosis of neurons were mainly observed in the olfactory bulb, septum and frontal cortex of Ai 6 d.p.i. Quantification of IL - 12p40, IL- 10, IL- 6, TNF- α, INF- ү, MCP-1 and NO, showed significant increases in Ai 6 d.p.i., when compared with controls animals and Ai 3 d.p.i. On the other hand, TGF-β, important immunosuppressant, has not been significant in all groups and evaluated times (3 and 6 d.p.i.). These results indicate that Marabá virus can infect various CNS regions of BALB /c mouse adult 6 d.p.i., producing anatomical and pathological changes and strong inflammatory immune response that can be lethal to the animal.

As funções fisiológicas da proteína prion (PrPc) estão sob ampla investigação e caracterização, especialmente as funções associadas ao desenvolvimento cerebral. Destaca-se que a associação de PrPc com Stress Inducible Protein 1 (STI1), induz neuritogênese e neuroproteção via proteína cinase extracelular reguladora (ERK) e proteína cinase dependente de AMPc (PKA) respectivamente. O presente estudo avaliou como a expressão de PrP cem astrócitos pode modular a interação neurônioglia e o papel de STI1 como um fator autócrino em astrócitos. PrPc modula a interação neurônio-glia, a produção de fatores tróficos solúveis e a organização da laminina secretada na matriz extracelular pelos astrócitos. Desta forma, a expressão de PrP ctanto em astrócitos quanto em neurônios é essencial para a neuritogênese e sobrevivência neuronal. O papel autócrino de STI1 em astrócitos também foi demonstrado. A interação PrPc-STI1 previne a morte celular por ativação da via de PKA, e ativa a diferenciação astrocitária, de uma forma protoplasmática para uma fibrosa pela indução de ERK1/2. De acordo com estes resultados, um menor grau de diferenciação é encontrado em camundongos deficientes para PrPc. Estes apresentam uma expresão reduzida GFAP (proteína fibrilar acídica glial) e aumentada de vimentina e nestina em comparação com aqueles derivados de animais tipo-selvagem. STI1 promove ainda parada da proliferação astrocitária ativando a via de PKC de maneira independente de PrPc. O mecanismo pelo qual STI1 é secretada por astrócitos também foi avaliado e verificou-se que este é independente da via clássica mediada pelo complexo de Golgi. STI1 secretada é encontrada numa forma solúvel e em outra associada a componentes lipídicos e foram caracterizados por microscopia eletrônica como vesículas que variam entre 20-200nm. Dentre as vias de secreção não clássicas dependentes de lipídeos, a via de \"shedding\" de membrana foi descartada visto que STI1 não é secretada em associação com lipoproteínas. STI1 está presente em frações positivas para o receptor de transferrina, Hsp70, Hsp90 e PrPc, sugerindo composição exossomal. Esses resultados indicam que STI1 pode ser classificada como um fator trófico que associado ao seu \"receptor\" ou \"co-receptor\", PrPc, modula a sobrevivência e diferenciação tanto de neurônios quanto de astrócitos / The physiological functions of PrPc are under intense investigation and characterization, particularly those associated with brain development. In neurons, the association of PrPc with its ligand, STI1, induces neuritogenesis and neuroprotection via ERK and PKA signaling pathways, respectively. The present study evaluated whether PrPc expression in astrocytes modulates neuron-glia crosstalk and the autocrine role of STI1 in astrocytes. PrPc modulates neuron-glia interaction, the production and secretion of soluble factors, and the organization of the laminin in the extracellular matrix. PrPc expression in neurons and astrocytes is essential to neuritogenesis and neuronal survival. The autocrine role of STI1 in astrocytes was also demonstrated. The PrPc-STI1 interaction prevents cell death in a PKA-dependent manner, and induces astrocyte differentiation, from a flat to a process-bearing morphology in an ERK1/2 dependent manner. We showed that PrPccnull astrocytes presented a slower rate of astrocyte maturation than wild-type ones, with reduced expression of GFAP and increased vimentin and nestin expression. STI1 inhibited proliferation of both wild-type and PrPCnull astrocytes in a PKC-dependent manner. The mechanisms by which STI1 can be secreted by astrocytes was avaliated and we demonstrated that this secretion is independent on the classical secretory pathway mediated by the Golgi apparatus. Secreted STI1 is found in a soluble form and associated with lipidic compartments and we characterized by electron microscopy as vesicles that range from 20-200nm. Among the non-classical lipid-dependent secretory pathways, STI1 secretion by shedding was ruled out since STI1 was not secreted with lipoprotein fractions. On the other hand, STI1 is present in fractions that are positive for transferrin receptor, Hsp70, Hsp90 and PrPc, suggesting an exosome identity. Taken together, these data indicate that STI1 acts as a neurotrophic factor whose activity is dependent on the expression of PrP c at the neuronal surface, modulating differentiation and survival of both neurons and astrocytes

Astrócitos são células gliais com fundamental importância no sistema nervoso central (SNC), tanto em condições fisiológicas quanto patológicas. Estas células são essenciais na plasticidade neural, no metabolismo de neurotransmissores, na defesa antioxidante, na regulação do metabolismo energético, na homeostase iônica, na resposta inflamatória, na manutenção da barreira sangue-cérebro, na migração neuronal e na estabilização da comunicação entre as células. Assim, alterações em funções astrocitárias (como as que ocorrem no envelhecimento) estão relacionadas a importantes alterações na funcionalidade cerebral. Desta forma, esta tese teve por objetivo demonstrar que a cultura de astrócitos derivada de ratos Wistar adultos, desenvolvida e caracterizada pelo nosso grupo de pesquisa, pode ser um modelo de estudo fidedigno e versátil das propriedades celulares astrocitárias. Nossos resultados apontam que esta metodologia pode ser utilizada para elucidar o perfil de aminoácidos e gliotransmissores assim como da atividade enzimática glial e gerenciamento de neurotransmissores. Também demonstramos que a cultura adulta não é derivada de progenitores neurais e que parâmetros mitocondriais observados no cérebro adulto foram reproduzidos in vitro. A análise de respostas a estímulos demonstrou ser variável, dependendo da idade dos animais. Da mesma forma, o uso de culturas de diferentes idades revelou o efeito antienvelhecimento da guanosina, sugerindo sua atividade glioprotetora. Finalmente, demonstramos que culturas preparadas a partir de animais neonatos submetidas a um modelo de senescência in vitro apresentam respostas diferentes das apresentadas por culturas preparadas a partir de animais adultos e/ou envelhecidos, demonstrando que o modelo mais adequado para elucidar propriedades astrocitárias do cérebro maduro é o derivado de animais adultos. Portanto, demonstramos com este estudo a importância da disponibilidade de uma ferramenta como a cultura de astrócitos adultos e elucidamos características bioquímicas, celulares e moleculares desta ferramenta, evidenciando algumas de suas diferenças em comparação à cultura preparada a partir de ratos neonatos. Assim, ampliamos a compreensão das propriedades e funções celulares desta ferramenta, fornecendo respostas mais aproximadas às respostas fornecidas por astrócitos do cérebro maduro in vivo, especialmente no estudo do envelhecimento e das doenças neurodegenerativas. / Astrocytes are glial cells of pivotal importance in the central nervous system (CNS), both in physiological and pathological conditions. Some of their roles include neural plasticity, neurotransmitter metabolism, antioxidant defenses, control of energy metabolism, ionic homeostasis, inflammatory response, formation and maintenance of blood-brain barrier, neuronal migration and cellular communication. Thus, changes in astrocytic function (such as occurs in aging) are related to changes in brain function. The aim of this thesis was to demonstrate that astrocyte cultures from adult Wistar rats (developed and characterized by our research group) might be a reliable and versatile tool for studying astrocytic cellular properties. Our results suggest that this culture model is suitable to study the amino acids content and gliotransmitters, as well as glial enzymatic activity and neurotransmitter management. Next, we showed that the astrocyte cultures are not derived from neural progenitors and tissue mitochondrial parameters were reproduced in in vitro cultures. Responses to stimulus were variable, depending on the animals’ age. Accordingly, guanosine presented an anti-aging effect, indicating its glioprotective activity. Finally, we showed that cultures prepared from newborn rats submitted to an in vitro senescence model presented different responses when compared with mature animals, indicating that our culture model is the most suitable model to represent astrocytic properties in the mature brain. Therefore, this study demonstrates the relevance of this tool to understanding the biochemical, cellular and molecular properties of adult astrocytes, showing some differences related to the culture prepared from newborn animals. Thus, we amplify the comprehension about cellular functions of this tool, providing closer responses related to mature brain in vivo, especially regarding studies about aging and neurodegenerative diseases.

O diabetes mellitus tipo 1 (DMT1) tem sido associado com complicações a longo prazo no sistema nervoso central, além dos efeitos periféricos comuns relacionados à doença, causando disfunções cognitivas no encéfalo. Por outro lado, o enriquecimento ambiental (EA) induz mecanismos de plasticidade dependentes da experiência, especialmente no hipocampo, melhorando o desempenho dos animais em testes de aprendizado e memória. Assim, nosso objetivo foi avaliar a influência do EA sobre o déficit de memória, a atividade locomotora, os níveis de corticosterona, a imunorreatividade da proteína sinaptofisina, e a densidade e a ativação de astrócitos e microglia no giro denteado (GD) do hipocampo de ratos diabéticos tipo 1. Para isso, ratos Wistar machos com 21 dias de idade, foram expostos ao EA ou mantidos em caixamoradia padrão (controles, C) por 3 meses. Quando adultos, os animais tanto C quanto EA foram randomicamente divididos e induziu-se diabetes através de injeção de estreptozotocina em metade dos animais de cada grupo, sendo mantidas as respectivas condições ambientais para cada um dos grupos. A memória espacial dependente de hipocampo foi avaliada em todos os grupos através do teste de reconhecimento de objeto reposicionado, no 41o dia após a indução do diabetes, bem como a locomoção geral dos animais no campo aberto durante o mesmo teste. Os níveis séricos de corticosterona foram medidos ao final do experimento, a imunorreatividade da sinaptofisina foi avaliada por imunoistoquímica, e a densidade e a ativação de astrócitos e da microglia por imunofluorescência no hilo do GD do hipocampo. Nossos resultados mostraram que o EA foi capaz de prevenir ou atrasar o desenvolvimento do déficit de memória causado pelo diabetes em ratos, porém não reverteu o déficit motor observado nos animais diabéticos. Não houve diferença significativa na imunorreatividade da sinaptofisina entre os grupos. Além disso, embora o EA não tenha modificado a densidade e a ativação dos astrócitos nos animais diabéticos, o enriquecimento atenuou os efeitos prejudiciais da hiperglicemia sobre a ativação microglial, bem como reduziu os níveis séricos de corticosterona nos ratos diabéticos adultos. Assim, o EA ajudou a amenizar as comorbidades cognitivas associadas ao diabetes, possivelmente por atenuar a hiperatividade do eixo HPA e a ativação microglial nos animais diabéticos. / Type 1 diabetes mellitus (T1DM) has been associated with long-term complications in central nervous system, besides peripheral common adverse effects, causing neurocognitive dysfunction in the brain. On the other hand, enriched environment (EE) induces mechanisms of experiencedependent plasticity especially in hippocampus, improving the performance of animals in learning and memory tasks. Thus, our objective was to investigate the influence of the EE on memory deficits, locomotion, corticosterone levels, synaptophysin protein immunoreactivity, and density and activation of astrocytes and microglia in the hippocampal dentate gyrus (DG) of type 1 diabetic rats. For this, male Wistar rats, 21 days old, were exposed to the EE or maintained in standard housing (controls, C) for 3 months. At adulthood, C and EE animals were randomly divided and half of them induced to diabetes by streptozotocin, being maintained the respective environmental conditions for each animal groups. Hippocampus-dependent spatial memory was evaluated in all groups in the novel object-placement recognition task, on 41th day after diabetes induction, as well as the general locomotion in the open field at the same test. Serum corticosterone levels were measured in the end of the experiment, contents of synaptophysin was evaluated by immunohistochemistry, and density and activation of both astrocytes and microglia by immunofluorescence in the hilus of the DG in hippocampus. Our results showed that EE was able to prevent or delay the development of memory deficits caused by diabetes in rats, however did not revert the motor impairment observed in group diabetic. There was no significant difference in synaptophysin immunoreactivity among the groups. Furthermore, although the EE did not modify the density and activation of astrocytes in diabetic animals, it attenuated the injurious effect of hyperglycemia over microglial activation, as well as decreased the serum level of corticosterone in diabetic adult rats. Thus, the EE has helped to ameliorate cognitive comorbidities associated with T1DM, possibly by reducing the hyperactivity of HPA axis and the microglial activation in diabetic animals.

Astrócitos são células gliais com fundamental importância no sistema nervoso central (SNC), tanto em condições fisiológicas quanto patológicas. Estas células são essenciais na plasticidade neural, no metabolismo de neurotransmissores, na defesa antioxidante, na regulação do metabolismo energético, na homeostase iônica, na resposta inflamatória, na manutenção da barreira sangue-cérebro, na migração neuronal e na estabilização da comunicação entre as células. Assim, alterações em funções astrocitárias (como as que ocorrem no envelhecimento) estão relacionadas a importantes alterações na funcionalidade cerebral. Desta forma, esta tese teve por objetivo demonstrar que a cultura de astrócitos derivada de ratos Wistar adultos, desenvolvida e caracterizada pelo nosso grupo de pesquisa, pode ser um modelo de estudo fidedigno e versátil das propriedades celulares astrocitárias. Nossos resultados apontam que esta metodologia pode ser utilizada para elucidar o perfil de aminoácidos e gliotransmissores assim como da atividade enzimática glial e gerenciamento de neurotransmissores. Também demonstramos que a cultura adulta não é derivada de progenitores neurais e que parâmetros mitocondriais observados no cérebro adulto foram reproduzidos in vitro. A análise de respostas a estímulos demonstrou ser variável, dependendo da idade dos animais. Da mesma forma, o uso de culturas de diferentes idades revelou o efeito antienvelhecimento da guanosina, sugerindo sua atividade glioprotetora. Finalmente, demonstramos que culturas preparadas a partir de animais neonatos submetidas a um modelo de senescência in vitro apresentam respostas diferentes das apresentadas por culturas preparadas a partir de animais adultos e/ou envelhecidos, demonstrando que o modelo mais adequado para elucidar propriedades astrocitárias do cérebro maduro é o derivado de animais adultos. Portanto, demonstramos com este estudo a importância da disponibilidade de uma ferramenta como a cultura de astrócitos adultos e elucidamos características bioquímicas, celulares e moleculares desta ferramenta, evidenciando algumas de suas diferenças em comparação à cultura preparada a partir de ratos neonatos. Assim, ampliamos a compreensão das propriedades e funções celulares desta ferramenta, fornecendo respostas mais aproximadas às respostas fornecidas por astrócitos do cérebro maduro in vivo, especialmente no estudo do envelhecimento e das doenças neurodegenerativas. / Astrocytes are glial cells of pivotal importance in the central nervous system (CNS), both in physiological and pathological conditions. Some of their roles include neural plasticity, neurotransmitter metabolism, antioxidant defenses, control of energy metabolism, ionic homeostasis, inflammatory response, formation and maintenance of blood-brain barrier, neuronal migration and cellular communication. Thus, changes in astrocytic function (such as occurs in aging) are related to changes in brain function. The aim of this thesis was to demonstrate that astrocyte cultures from adult Wistar rats (developed and characterized by our research group) might be a reliable and versatile tool for studying astrocytic cellular properties. Our results suggest that this culture model is suitable to study the amino acids content and gliotransmitters, as well as glial enzymatic activity and neurotransmitter management. Next, we showed that the astrocyte cultures are not derived from neural progenitors and tissue mitochondrial parameters were reproduced in in vitro cultures. Responses to stimulus were variable, depending on the animals’ age. Accordingly, guanosine presented an anti-aging effect, indicating its glioprotective activity. Finally, we showed that cultures prepared from newborn rats submitted to an in vitro senescence model presented different responses when compared with mature animals, indicating that our culture model is the most suitable model to represent astrocytic properties in the mature brain. Therefore, this study demonstrates the relevance of this tool to understanding the biochemical, cellular and molecular properties of adult astrocytes, showing some differences related to the culture prepared from newborn animals. Thus, we amplify the comprehension about cellular functions of this tool, providing closer responses related to mature brain in vivo, especially regarding studies about aging and neurodegenerative diseases.

O diabetes mellitus tipo 1 (DMT1) tem sido associado com complicações a longo prazo no sistema nervoso central, além dos efeitos periféricos comuns relacionados à doença, causando disfunções cognitivas no encéfalo. Por outro lado, o enriquecimento ambiental (EA) induz mecanismos de plasticidade dependentes da experiência, especialmente no hipocampo, melhorando o desempenho dos animais em testes de aprendizado e memória. Assim, nosso objetivo foi avaliar a influência do EA sobre o déficit de memória, a atividade locomotora, os níveis de corticosterona, a imunorreatividade da proteína sinaptofisina, e a densidade e a ativação de astrócitos e microglia no giro denteado (GD) do hipocampo de ratos diabéticos tipo 1. Para isso, ratos Wistar machos com 21 dias de idade, foram expostos ao EA ou mantidos em caixamoradia padrão (controles, C) por 3 meses. Quando adultos, os animais tanto C quanto EA foram randomicamente divididos e induziu-se diabetes através de injeção de estreptozotocina em metade dos animais de cada grupo, sendo mantidas as respectivas condições ambientais para cada um dos grupos. A memória espacial dependente de hipocampo foi avaliada em todos os grupos através do teste de reconhecimento de objeto reposicionado, no 41o dia após a indução do diabetes, bem como a locomoção geral dos animais no campo aberto durante o mesmo teste. Os níveis séricos de corticosterona foram medidos ao final do experimento, a imunorreatividade da sinaptofisina foi avaliada por imunoistoquímica, e a densidade e a ativação de astrócitos e da microglia por imunofluorescência no hilo do GD do hipocampo. Nossos resultados mostraram que o EA foi capaz de prevenir ou atrasar o desenvolvimento do déficit de memória causado pelo diabetes em ratos, porém não reverteu o déficit motor observado nos animais diabéticos. Não houve diferença significativa na imunorreatividade da sinaptofisina entre os grupos. Além disso, embora o EA não tenha modificado a densidade e a ativação dos astrócitos nos animais diabéticos, o enriquecimento atenuou os efeitos prejudiciais da hiperglicemia sobre a ativação microglial, bem como reduziu os níveis séricos de corticosterona nos ratos diabéticos adultos. Assim, o EA ajudou a amenizar as comorbidades cognitivas associadas ao diabetes, possivelmente por atenuar a hiperatividade do eixo HPA e a ativação microglial nos animais diabéticos. / Type 1 diabetes mellitus (T1DM) has been associated with long-term complications in central nervous system, besides peripheral common adverse effects, causing neurocognitive dysfunction in the brain. On the other hand, enriched environment (EE) induces mechanisms of experiencedependent plasticity especially in hippocampus, improving the performance of animals in learning and memory tasks. Thus, our objective was to investigate the influence of the EE on memory deficits, locomotion, corticosterone levels, synaptophysin protein immunoreactivity, and density and activation of astrocytes and microglia in the hippocampal dentate gyrus (DG) of type 1 diabetic rats. For this, male Wistar rats, 21 days old, were exposed to the EE or maintained in standard housing (controls, C) for 3 months. At adulthood, C and EE animals were randomly divided and half of them induced to diabetes by streptozotocin, being maintained the respective environmental conditions for each animal groups. Hippocampus-dependent spatial memory was evaluated in all groups in the novel object-placement recognition task, on 41th day after diabetes induction, as well as the general locomotion in the open field at the same test. Serum corticosterone levels were measured in the end of the experiment, contents of synaptophysin was evaluated by immunohistochemistry, and density and activation of both astrocytes and microglia by immunofluorescence in the hilus of the DG in hippocampus. Our results showed that EE was able to prevent or delay the development of memory deficits caused by diabetes in rats, however did not revert the motor impairment observed in group diabetic. There was no significant difference in synaptophysin immunoreactivity among the groups. Furthermore, although the EE did not modify the density and activation of astrocytes in diabetic animals, it attenuated the injurious effect of hyperglycemia over microglial activation, as well as decreased the serum level of corticosterone in diabetic adult rats. Thus, the EE has helped to ameliorate cognitive comorbidities associated with T1DM, possibly by reducing the hyperactivity of HPA axis and the microglial activation in diabetic animals.

As funções fisiológicas da proteína prion (PrPc) estão sob ampla investigação e caracterização, especialmente as funções associadas ao desenvolvimento cerebral. Destaca-se que a associação de PrPc com Stress Inducible Protein 1 (STI1), induz neuritogênese e neuroproteção via proteína cinase extracelular reguladora (ERK) e proteína cinase dependente de AMPc (PKA) respectivamente. O presente estudo avaliou como a expressão de PrP cem astrócitos pode modular a interação neurônioglia e o papel de STI1 como um fator autócrino em astrócitos. PrPc modula a interação neurônio-glia, a produção de fatores tróficos solúveis e a organização da laminina secretada na matriz extracelular pelos astrócitos. Desta forma, a expressão de PrP ctanto em astrócitos quanto em neurônios é essencial para a neuritogênese e sobrevivência neuronal. O papel autócrino de STI1 em astrócitos também foi demonstrado. A interação PrPc-STI1 previne a morte celular por ativação da via de PKA, e ativa a diferenciação astrocitária, de uma forma protoplasmática para uma fibrosa pela indução de ERK1/2. De acordo com estes resultados, um menor grau de diferenciação é encontrado em camundongos deficientes para PrPc. Estes apresentam uma expresão reduzida GFAP (proteína fibrilar acídica glial) e aumentada de vimentina e nestina em comparação com aqueles derivados de animais tipo-selvagem. STI1 promove ainda parada da proliferação astrocitária ativando a via de PKC de maneira independente de PrPc. O mecanismo pelo qual STI1 é secretada por astrócitos também foi avaliado e verificou-se que este é independente da via clássica mediada pelo complexo de Golgi. STI1 secretada é encontrada numa forma solúvel e em outra associada a componentes lipídicos e foram caracterizados por microscopia eletrônica como vesículas que variam entre 20-200nm. Dentre as vias de secreção não clássicas dependentes de lipídeos, a via de \"shedding\" de membrana foi descartada visto que STI1 não é secretada em associação com lipoproteínas. STI1 está presente em frações positivas para o receptor de transferrina, Hsp70, Hsp90 e PrPc, sugerindo composição exossomal. Esses resultados indicam que STI1 pode ser classificada como um fator trófico que associado ao seu \"receptor\" ou \"co-receptor\", PrPc, modula a sobrevivência e diferenciação tanto de neurônios quanto de astrócitos / The physiological functions of PrPc are under intense investigation and characterization, particularly those associated with brain development. In neurons, the association of PrPc with its ligand, STI1, induces neuritogenesis and neuroprotection via ERK and PKA signaling pathways, respectively. The present study evaluated whether PrPc expression in astrocytes modulates neuron-glia crosstalk and the autocrine role of STI1 in astrocytes. PrPc modulates neuron-glia interaction, the production and secretion of soluble factors, and the organization of the laminin in the extracellular matrix. PrPc expression in neurons and astrocytes is essential to neuritogenesis and neuronal survival. The autocrine role of STI1 in astrocytes was also demonstrated. The PrPc-STI1 interaction prevents cell death in a PKA-dependent manner, and induces astrocyte differentiation, from a flat to a process-bearing morphology in an ERK1/2 dependent manner. We showed that PrPccnull astrocytes presented a slower rate of astrocyte maturation than wild-type ones, with reduced expression of GFAP and increased vimentin and nestin expression. STI1 inhibited proliferation of both wild-type and PrPCnull astrocytes in a PKC-dependent manner. The mechanisms by which STI1 can be secreted by astrocytes was avaliated and we demonstrated that this secretion is independent on the classical secretory pathway mediated by the Golgi apparatus. Secreted STI1 is found in a soluble form and associated with lipidic compartments and we characterized by electron microscopy as vesicles that range from 20-200nm. Among the non-classical lipid-dependent secretory pathways, STI1 secretion by shedding was ruled out since STI1 was not secreted with lipoprotein fractions. On the other hand, STI1 is present in fractions that are positive for transferrin receptor, Hsp70, Hsp90 and PrPc, suggesting an exosome identity. Taken together, these data indicate that STI1 acts as a neurotrophic factor whose activity is dependent on the expression of PrP c at the neuronal surface, modulating differentiation and survival of both neurons and astrocytes

O diabetes mellitus tipo 1 (DMT1) tem sido associado com complicações a longo prazo no sistema nervoso central, além dos efeitos periféricos comuns relacionados à doença, causando disfunções cognitivas no encéfalo. Por outro lado, o enriquecimento ambiental (EA) induz mecanismos de plasticidade dependentes da experiência, especialmente no hipocampo, melhorando o desempenho dos animais em testes de aprendizado e memória. Assim, nosso objetivo foi avaliar a influência do EA sobre o déficit de memória, a atividade locomotora, os níveis de corticosterona, a imunorreatividade da proteína sinaptofisina, e a densidade e a ativação de astrócitos e microglia no giro denteado (GD) do hipocampo de ratos diabéticos tipo 1. Para isso, ratos Wistar machos com 21 dias de idade, foram expostos ao EA ou mantidos em caixamoradia padrão (controles, C) por 3 meses. Quando adultos, os animais tanto C quanto EA foram randomicamente divididos e induziu-se diabetes através de injeção de estreptozotocina em metade dos animais de cada grupo, sendo mantidas as respectivas condições ambientais para cada um dos grupos. A memória espacial dependente de hipocampo foi avaliada em todos os grupos através do teste de reconhecimento de objeto reposicionado, no 41o dia após a indução do diabetes, bem como a locomoção geral dos animais no campo aberto durante o mesmo teste. Os níveis séricos de corticosterona foram medidos ao final do experimento, a imunorreatividade da sinaptofisina foi avaliada por imunoistoquímica, e a densidade e a ativação de astrócitos e da microglia por imunofluorescência no hilo do GD do hipocampo. Nossos resultados mostraram que o EA foi capaz de prevenir ou atrasar o desenvolvimento do déficit de memória causado pelo diabetes em ratos, porém não reverteu o déficit motor observado nos animais diabéticos. Não houve diferença significativa na imunorreatividade da sinaptofisina entre os grupos. Além disso, embora o EA não tenha modificado a densidade e a ativação dos astrócitos nos animais diabéticos, o enriquecimento atenuou os efeitos prejudiciais da hiperglicemia sobre a ativação microglial, bem como reduziu os níveis séricos de corticosterona nos ratos diabéticos adultos. Assim, o EA ajudou a amenizar as comorbidades cognitivas associadas ao diabetes, possivelmente por atenuar a hiperatividade do eixo HPA e a ativação microglial nos animais diabéticos. / Type 1 diabetes mellitus (T1DM) has been associated with long-term complications in central nervous system, besides peripheral common adverse effects, causing neurocognitive dysfunction in the brain. On the other hand, enriched environment (EE) induces mechanisms of experiencedependent plasticity especially in hippocampus, improving the performance of animals in learning and memory tasks. Thus, our objective was to investigate the influence of the EE on memory deficits, locomotion, corticosterone levels, synaptophysin protein immunoreactivity, and density and activation of astrocytes and microglia in the hippocampal dentate gyrus (DG) of type 1 diabetic rats. For this, male Wistar rats, 21 days old, were exposed to the EE or maintained in standard housing (controls, C) for 3 months. At adulthood, C and EE animals were randomly divided and half of them induced to diabetes by streptozotocin, being maintained the respective environmental conditions for each animal groups. Hippocampus-dependent spatial memory was evaluated in all groups in the novel object-placement recognition task, on 41th day after diabetes induction, as well as the general locomotion in the open field at the same test. Serum corticosterone levels were measured in the end of the experiment, contents of synaptophysin was evaluated by immunohistochemistry, and density and activation of both astrocytes and microglia by immunofluorescence in the hilus of the DG in hippocampus. Our results showed that EE was able to prevent or delay the development of memory deficits caused by diabetes in rats, however did not revert the motor impairment observed in group diabetic. There was no significant difference in synaptophysin immunoreactivity among the groups. Furthermore, although the EE did not modify the density and activation of astrocytes in diabetic animals, it attenuated the injurious effect of hyperglycemia over microglial activation, as well as decreased the serum level of corticosterone in diabetic adult rats. Thus, the EE has helped to ameliorate cognitive comorbidities associated with T1DM, possibly by reducing the hyperactivity of HPA axis and the microglial activation in diabetic animals.