Orientador: Alexandre Leite Rodrigues de Oliveira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-07T06:59:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Emirandetti_Amanda_M.pdf: 4129268 bytes, checksum: 6b46598f867a92cb0663cb6e4cabb3ae (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Astrócitos são elementos fundamentais para o funcionamento normal do sistema nervoso central (SNC). Estas células exibem inúmeras funções, podendo modular a excitabilidade neural e a transmissão de impulsos nervosos através de seus processos lamelares finos que se localizam nas adjacências das sinapses. Todavia, astrócitos também podem desempenhar funções na integridade da fisiologia do sistema nervoso (SN) após uma lesão. A astrogliose após lesão nervosa é caracterizada pela hiperplasia e hipertrofia do corpo celular e dos processos astrocitários, os quais bloqueiam a regeneração axonal. No entanto, a reatividade astrocitária também possui aspectos positivos, como a produção de fatores neurotróficos. Apesar de a plasticidade sináptica após lesão seja um fenômeno conhecido, os mecanismos envolvidos em tal evento ainda permanecem desconhecidos. Nesse sentido, células gliais, especialmente astrócitos, podem exibir importantes papéis nos processos de mudança do SN, influenciando a retração dos terminais sinápticos tanto quanto promovendo um ambiente peri-sináptico propício, afetando o reestabelecimento dos botões que foram retraídos. Nesse trabalho, estudou-se a resposta astrocitária após a axotomia em camundongos das linhagens C57BL/6J, Balb/cJ e A/J, utilizando-se técnicas de imunofluorescência, microscopia eletrônica de transmissão e cultura celular. Nesse sentido, foram apresentadas evidências de que camundongos das linhagens isogênicas C57BL/6J, Balb/cJ e A/J exibem diferentes intensidades de reatividade astrocitária após lesão periférica in vivo, sendo estas diferenças significativas entre A/J (3,87 ± 0,07, média ± erro padrão, GFAP e 3,76 ± 0,16, ezrina) e C57BL/6J (2,35 ± 0,024, p<0,0001; GFAP e 2,69 ± 0,26, ezrina, p<0,001). Ainda, astrócitos derivados de córtices de camundongos cultivados in vitro exibiram diferença significativa na imunomarcação com anti-GFAP e anti-ezrina entre as linhagens A/J (22,60 ± 1,63, média ± erro padrão, GFAP e 18,47 ± 1,31, ezrina) e C57BL/6J (13.22 ± 1,80; p<0,001, GFAP, 13,95 ± 1,16, ezrina p<0,05). Adicionalmente, a astrogliose nas adjacências dos motoneurônios axotomizados foi menor em animais C57BL/6J quando comparado com A/J, sugerindo que a diferença da reatividade astrocitária possui influência direta na sinaptogênese in vitro. Ainda, a análise estrutural quantitativa indicou maior retração sináptica nas linhagens A/J e Balb/cJ em relação ao C57BL/6J, uma semana após a transecção do nervo isquiático. Nossos resultados demonstram que o aumento da astrogliose pode influenciar o grau de plasticidade sináptica na medula espinhal, que possivelmente influencia a regeneração axonal dos motoneurônios lesionados / Abstract: Astrocytes are of major importance for normal functioning of the central nervous system (CNS). These cells have been shown to play a large number of different functions in the brain. They can modulate the neural excitability and signal transmission by their thin lamellar process surrounding synapses. Moreover, astrocytes play a major role in preserving and restoring structural and physiological integrity following injury to the CNS. Astrogliosis is characterized by hyperplasia and hypertrophy of cell bodies and processes, which has been considered to block axonal regeneration, but reactiveness of glial cells at the lesion site has also positive aspects, such as the production of neurotrophic factors. Although synaptic plasticity is a widespread phenomenon, the underlying mechanisms leading to its occurrence are virtually unknown. In this sense, glial cells, especially astrocytes, may have a role in network changes of the nervous system, influencing the retraction of boutons as well as providing a proper perisynaptic environment, thereby affecting the replacement of inputs. In the present work, we have studied the astrocytic response after axotomy in C57BL/6J, Balb/cJ and A/J mice, using immunofluorescence, transmission electron microscopy and cell cultures techniques. In this sense, we present evidence that A/J, Balb/cJ and C57BL/6J isogenic mice display different astrocyte reactivity after a peripheral lesion in vivo (A/J; 3.87 ± 0.07- GFAP and 3.76 ± 0.16 ¿ezrin / C57BL/6J; 2.35 ± 0.024 - GFAP, p<0.0001 and 2.69 ± 0.26 - ezrin, p<0.001). Further, astrocytes from mice cortices were isolated and expanded in vitro, showing a significant difference in GFAP and ezrin labeling between AJ (22.60 ± 1.63 - GFAP and 18.47 ± 1.31 - ezrin) and C57BL/6J mice (13.22 ± 1.80 ¿ GFAP, p<0.001 and 13.95 ± 1.16 ¿ ezrin, p<0.05). Also, astrogliosis surrounding axotomized motoneurons C57BL/6J is lower than A/J mice and such a difference has a direct influence on in vitro synaptogenesis. Indeed, ultrastructural quantitative analysis showed more intense synaptic detachment in A/J and Balb/cJ strains after sciatic nerve transection than in C57BL/6J mice. Our findings demonstrate that an increased astrogliosis influences the degree of synaptic plasticity in the spinal cord, which may in turn contribute to the axonal regeneration of lesioned motoneurons / Mestrado / Anatomia / Mestre em Biologia Celular e Estrutural

Orientador: Maria Alice da Cruz Höfling / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-23T19:45:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Stavale_LeilaMiguel_M.pdf: 25008584 bytes, checksum: 8754f8fc3865217986eb0137679176e9 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: O veneno da aranha Phoneutria nigriventer (PNV), também conhecida como aranha armadeira, é uma mistura complexa de peptídeos com ação neurotóxica em alguns canais iônicos. No sistema nervoso central (SNC) alguns peptídeos do PNV causam permeabilização da barreira hematoencefálica (BHE) e interferem na liberação de neurotransmissores. A BHE, embora essencial para a manutenção da homeostase do SNC, pode representar uma barreira muito restritiva para o acesso de drogas terapêuticas ao microambiente neural. O entendimento dos mecanismos associados à disfunção da BHE é relevante do ponto de vista científico e médico. O objetivo do estudo foi investigar alguns mecanismos envolvidos na neurotoxicidade do veneno da Phoneutria nigriventer em ratos Wistar (Rattus norvegicus). Para esse fim, o efeito vasogênico causado pela neurotoxicidade do veneno no cérebro, foi examinado através da avaliação da expressão de aquaporina 4 (AQP4), uma proteína formadora dos canais de água e abundantemente localizada nos pés astrocitários perivasculares e relacionada com o aparecimento de edema no cérebro. A análise da expressão da proteína foi feita por imunohistoquímica e western blotting e a expressão de RNAm por PCR em tempo real no cerebelo e hipocampo de animais neonatos (14 dias) e adultos (8 semanas). Os resultados obtidos mostraram aumento da expressão de AQP4 e seu RNAm nos animais envenenados, que entretanto foi variável em função do tempo de envenenamento (2, 5 ou 24 h), da região do cerebelo ou hipocampo examinada e da idade dos animais. Os resultados mostraram também intensa marcação anti-AQP4 ao redor de vasos com edema perivascular ou não, como também entre os corpos neuronais e seus prolongamentos. Concluímos que a AQP4 tem papel nas alterações de volume dos astrócitos perivasculares e na formação e resolução do edema ao redor da BHE causado pelo PNV. A dinâmica da expressão da AQP4 no cerebelo e hipocampo em função do tempo, região e idade dos animais sugere a existência de fatores intrínsicos que modulam diferencialmente a funcionalidade da BHE em função do microambiente local. A compreensão dos mecanismos envolvidos no envenenamento por PNV pode contribuir para o desenvolvimento de ferramentas úteis para a intervenção clínica, bem como pode ser relevante para o entendimento dos mecanismos relacionados ao funcionamento da BHE e de proteínas envolvidas na formação de canais de água, como a AQP4 / Abstract: The Phoneutria nigriventer spider venom (PNV), also known as armed-spider, is a complex mixture of ion channels-acting peptides which exhibit neurotoxic action. In the central nervous system (CNS), PNV-containing peptides cause permeabilization of the blood-brain barrier (BBB) and interfere with neurotransmitter release. The BBB, although essential for the maintenance of homeostasis of the CNS, may represent a very restrictive barrier for the access of therapeutic drugs into the neural microenvironment. The understanding of BBB impairment-associated mechanisms are of scientific and medical importance. The aim of this study was to investigate some of the mechanisms involved in the neurotoxicity caused by Phoneutria nigriventer venom in Wistar rats (Rattus norvegicus). To this end, the vasogenic effect caused by the venom neurotoxicity in the brain was examined by evaluating the expression of aquaporin 4 (AQP4), a water channel forming protein abundantly expressed in perivascular astrocytic endfeet processes and associated to the formation and resolution of edema in the brain. The analysis of AQP4 expression was assessed in the cerebellum and hippocampus of neonate (14 day-old) and adult rats (8 week-old) through immunohistochemistry and western blotting, and the expression of mRNA by Real Time-PCR. The results showed increases of AQP4 expression and its mRNA in the envenomed animals, which though showed time- (2, 5 or 24h), regional- (regions of the cerebellum and hippocampus examined) and age-associated differences. Marked anti-AQP4 labeling was found around vessels with or without edema and among the neuron bodies and their processes. We conclude that AQP4 has a role in the volume alterations of the perivascular astrocytes and in the formation and resolution of edema around the BBB induced by PNV. The variability of the dynamics of AQP4 expression in the cerebellum and hippocampus in function of the time, region and animals age suggests the existence of intrinsic factors that modulate the BBB functionality depending on the molecular biology dynamics of the local microenvironment. The understanding of the mechanisms involved in the envenomation by PNV can contribute to the development of useful tools for clinical intervention, and may be relevant for understanding the mechanisms related to the functioning of the BBB and proteins involved in the formation of water channels, such as AQP4 / Mestrado / Histologia / Mestra em Biologia Celular e Estrutural

En els últims anys, diversos treballs han demostrat que els astròcits participen activament en el desenvolupament i la plasticitat del sistema nerviós central, així com en la modulació de la neurotransmissió. Característicament, la majoria de les accions descrites dels astròcits sobre la fisiologia i la patologia neuronal són mitjançades per secreció vesicular. En el aquest treball s’han identificat les molècules implicades en l’exocitosi de cèl•lules astroglials. Malgrat que alguns components són comuns amb les neurones, altres com sintaxina 4, VAMP3 i SNAP23 s’expressen de forma específica en les cèl•lules astroglials. Tractaments activadors o de maduració diferencialment regulen l’expressió de diferents isoformes de proteïnes exocítiques en cèl•lules glials in vitro. Així, l’activació amb citocines proinflamatòries augmenta l’expressió d’algunes SNAREs i els seus reguladors en glia, com sintaxina4 i munc18b. La correlació entre els nivells d’expressió d’aquestes proteïnes exocítiques i l’augment de la secreció de mediadors d’activació i inflamació suggereix un important paper d’aquestes molècules en la secreció de cèl•lules activades. Amb l’objectiu d’estudiar la secreció regulada per calci en astròcits madurs s’ha obtingut un fenotip madur glial in vitro mitjançant l’activació de la via del AMPc. L’anàlisi global amb "gene set enrichment analysis" del transcriptoma astrocitari ha demostrat que l’increment en els nivells intracel•lulars d’AMPc reprimeix la immaduresa i activació dels astròcits i promou la seva maduració. Aquesta maduració dependent de la via del AMPc augmenta l’expressió de proteïnes exocítiques, com per exemple VAMP2, així com la via de secreció regulada per calci dels pèptids ANP i SgII. Finalment, mitjançant assajos de pèrdua de funció, es demostra un paper d’aquestes proteïnes en la secreció de pèptids glials. Aquests resultats suggereixen que diferents molècules d’exocitosi mitjancen diferents processos de secreció glials. Per altra banda, en aquesta tesi s’ha identificat un nou component de la via de secreció astroglial, tant in vitro com in vivo, la SgIII. En cèl•lules neuroendocrines SgIII actua com un receptor de direccionament a grànuls secretors. En cèl•lules astroglials SgIII presenta una forma molecular i una dinàmica de secreció diferencial a cèl•lules neuroendocrines. A més, hem demostrat una notable sobreexpressió d’aquesta proteïna en astròcits reactius en lesions traumàtiques, la qual cosa suggereix una participació de SgIII en els mecanismes de protecció o dany cerebral en lesions del sistema nerviós central. / In recent years, several studies have demonstrated that astrocytes influences neuronal development, function and plasticity through vesicular transmitter release. However, secretory pathways and the involved molecular mechanisms in astroglial cells are poorly known. In this study, we showed that a variety of SNARE and Munc18 isoforms were expressed by cultured astrocytes, with syntaxin-4, Munc18c, SNAP-23 and VAMP-3 being the most abundant variants. Exocytotic protein expression was differentially regulated by activating and differentiating agents. Specifically, proteins controlling Ca2+-dependent secretion in neuroendocrine cells were up-regulated after long-term 8Br-cAMP administration in astrocytes, but not by proinflammatory cytokines. We also analyzed the global transcriptome of cultured astroglial cells incubated with activators of cAMP pathways. cAMP analogs strongly upregulated genes involved in typical functions of mature astrocytes, whereas they downregulated a considerable number of proliferating and immaturity-related transcripts. Gene Set Enrichment Analysis and evaluation in situ of gene expression in astrocytes in different states showed that cAMP signaling conferred a mature and in vivo–like transcriptional profile to cultured astrocytes. Moreover, 8Br-cAMP treatment greatly increased the cellular content of exocytotic proteins such as VAMP-2 and stimulated Ca2+-dependent secretion of secretogranin-2 and ANP. Regulation of both exocytotic protein expression and Ca2+-dependent peptide secretion in astrocytes by differentiating and activating agents suggested that glial secretory pathways were adjusted in different physiological states. In this thesis, we showed the expression, transcriptional regulation, trafficking and release of the secretory pathway component SgIII in astroglial cells. In endocrine cells, SgIII is a key sorting receptor for peptide hormones while astrocytes produced and released a non-processed form. Moreover, SgIII expression was specifically upregulated in reactive astrocytes after perforating brain injury. These results showed that SgIII is a reliable component of the astrocyte secretory pathway and suggest important roles for glial SgIII in the glia–neuron communication.

Orientador: Maria Alice da Cruz-Hofling / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-14T00:39:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Carneiro_CatarinaRaposoDias_D.pdf: 35688895 bytes, checksum: dc0574f3ff57450c0d5ff8840699f5e9 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Venenos animais são fontes de substâncias neuroativas, algumas capazes de provocar paralisia e convulsão em mamíferos, com visível ação no sistema nervoso central (SNC). O veneno da aranha Phoneutria nigriventer (PNV) é composto por neurotoxinas que causam, experimentalmente, permeabilização da barreira hematoencefálica (BHE). A BHE é uma entidade tanto física, quanto molecular, composta pelos microvasos sanguíneos cerebrais, pelos pés astrocitários e pericitos adjacentes engajados no controle do tráfego de moléculas na interface sangue-cérebro. A BHE, embora imprescindível à manutenção da homeostase no SNC, pode representar um obstáculo ao acesso de drogas terapêuticas ao microambiente neural. Nossa proposta foi investigar a ação sistêmica do PNV após 15 min, 2 e 5 h da injeção i.v. em ratos Wistar adultos através de: (1) alterações na expressão das proteínas juncionais, de efluxo e transportador de glicose da BHE; (2) alterações na expressão da proteína conexina-43 (constituinte das junções comunicantes) e da proteína fosfatase pPP2A, uma vez que a fosforilação de resíduos de tirosina das proteínas juncionais tem papel no controle da integridade paracelular; (3) ativação de vias neuronais e sua modulação pelo óxido nítrico (NO). (4) Reação inflamatória e gliose reativa de astrócitos in vivo e in vitro e sua possível modulação pelo NO, (5) Purificação e identificação de toxinas do PNV com ação na BHE. A expressão das proteínas juncionais encontrava-se diminuída aos 15 min e 2 h, porém às 5 h pós-PNV a expressão das proteínas investigadas estava total ou parcialmente recuperada, sugerindo ser esse um dos mecanismos de abertura da BHE. Igualmente, a expressão da proteína de efluxo aumentou indicando mecanismo de clearance do agente tóxico. A expressão da conexina-43, e da pPP2A estavam aumentadas aos 15 min e diminuída às 5 h da injeção do PNV, mostrando não só que as comunicações célula-célula e o mecanismo de adesão célulacélula foram afetados, mas também que as alterações podem ser transitórias. Ademais, vias neuronais foram ativadas em áreas motoras e em núcleos do hipotálamo o que explicaria o comprometimento motor (convulsão, paralisia) e os sinais neurovegetativos (sialorréia, hipertensão, estresse respiratório, edema pulmonar, anúria) vistos em animais envenenados. Muitas dessas vias apontam modulação nitrérgica dos sinais tóxicos do envenenamento, uma vez que a inibição da síntese de NO pelo 7- nitroindazol (7-NI) diminuiu a ativação neuronal em algumas áreas e exacerbou em outras. Os astrócitos incubados com PNV, corroborando com estudos in vivo, expressaram citocinas pró-inflamatórias e apresentaram gliose reativa, porém a inibição da síntese do NO atenuou esses efeitos, confirmando que o NO tem um importante papel nos efeitos do PNV. Toxinas F8a-1 e F10a-1, purificadas do PNV, foram identificadas como responsáveis pela permeabilização da BHE, embora não esteja excluída a contribuição de outros componentes. O entendimento da ação do PNV e de suas toxinas no tecido neural e na BHE pode contribuir para o desenvolvimento de ferramentas úteis para uso clínico e em pesquisa. / Abstract: Animal venoms are source of neuroactive substances, some of them able to provoke paralysis and convulsion in mammals, indicating action on the central nervous system (CNS). The Phoneutria nigriventer spider venom (PNV) is composed of neurotoxins that cause, experimentally, blood-brain barrier (BBB) permeabilization. The BBB is both a physical and molecular entity, constituted by the cerebral microvessels and surrounding astrocytic end-feet and pericytes, all involved in the control of the traffic of molecules at the blood-brain interface. Even so the BBB presence is essential for the maintenance of CNS homeostasis; it also represents an obstacle for the therapeutical drugs access into the neural microenvironment. Our proposal was to investigate acute changes (15 min, 2 and 5 h) after PNV i.v. injection in adult Wistar rats through evaluation of the: (1) alterations in the expression of the BBB-junctional proteins, -efflux proteins, and -glucose transporter; (2) alterations in the expression of connexin-43 protein (gap junctions constituent) and protein phosphatase 2A (pPP2A, since phosphorylation of tyrosine residues from junctional proteins plays a role in controlling junctional integrity); (3) activation of neuronal pathways and its modulation by the nitric oxide (NO). (4) In vivo and in vitro astrocytes inflammatory reaction and reactive gliosis after incubation with PNV and its possible modulation by NO. (5) Purification and determination of BBB-acting from toxins PNV. The expression of the junctional proteins was diminished at 15 min and 2 h post-PNV exposure; however at 5 h the expression of most of the proteins investigated was total or partially recovered, suggesting that this might be one of the BBB opening mechanisms. Similarly, the venom increased the efflux protein expression, indicating ongoing clearance of toxic agents from the neural tissue. The expression of both connexin-43 and pPP2A increased after 15 min and diminished after 5 h of PNV injection, showing not only that cell-cell communication and cell-cell adhesion mechanism were affected, but that these alterations were transitory. Activated neuronal pathways have been observed in brain motor areas and hypothalamic nucleus, explaining the motor impairment (convulsion, paralysis) and neurovegetative signs (salivation, hypertension, respiratory stress, pulmonary edema, anuria) observed in the envenomed animals. Many of these neuronal pathways point to a nitrergic modulation of the envenomed toxic signs, since that NO synthesis inhibition by 7-nitroindazol (7-NI) decreased the neuronal activation in some areas and enhanced in others. The astrocytes incubated with PNV, in agreement with in vivo studies, expressed pro-inflammatory cytokines and presented reactive gliosis, however the pretreatment with 7- NI attenuated these effects, confirming that NO have an important role in the PNV effects. The F8a-1 and F10a-1 toxins, fractionated from the crude PNV, were identified as responsible by BBB permeabilization; despite, other venom components contribution can not be discarded. The understanding of the action of the venom of Phoneutria nigriventer and its toxins in the neural tissue and BBB can contribute for the development of useful tools for clinical and research purposes. / Doutorado / Biologia Celular / Doutor em Biologia Celular e Estrutural

[ES] El consumo de altas cantidades de etanol durante en un corto período de tiempo, conocido también como consumo en atracón, causa importantes alteraciones en el sistema nervioso central del adolescente, activando la respuesta innata inflamatoria, que puede causar muerte neuronal y alteraciones a nivel estructural y de la conducta. Esta respuesta se produce mediante la activación de los receptores de membrana Toll-like, y específicamente por los receptores TLR4, localizados en células gliales. Cuando dicho receptor se une a su ligando y dimeriza, desencadena una cascada de señalización que finaliza con la translocación al núcleo del factor de transcripción NF-κB, donde se promueve la síntesis y liberación de citoquinas y quimioquinas pro-inflamatorias al medio extracelular. Entre los mecanismos que podrían participar en la amplificación de la respuesta neuroinflamatoria se encontrarían un tipo de vesículas extracelulares (VEs), denominadas exosomas. Los exosomas son micropartículas de 30-150 nm de tamaño con un contenido de carácter bioactivo, formado por proteínas, lípidos y ácidos nucleicos, y que cumplen un papel importante en la comunicación intercelular. Por tanto, la hipótesis que planteamos en esta tesis doctoral es que las VEs ejercen un papel en el mantenimiento y propagación de la neuroinflamación causada por el consumo de alcohol en forma de atracón. Utilizando VEs de cultivos primarios de astrocitos demostramos que el etanol induce una mayor secreción de VEs y altera los niveles de determinadas proteínas y microARNs (miARNs) asociados con la neuroinflamacion. Además, demostramos que cuando las neuronas corticales en cultivo se incuban con VEs procedentes de los astrocitos WT tratados con etanol, se inducen marcadores inflamatorios en las neuronas y presentan mayores niveles de apoptosis. Durante el proceso de biogénesis exosomal, se ha demostrado la participación de una familia de enzimas, llamadas esfingomielinasas, que estarían relacionadas con la biogénesis y secreción de las VEs. Estudios previos de este laboratorio han demostrado que el etanol es capaz de activar las esfingomielinasas, aunque el mecanismo por el cual esto ocurre se desconoce. En este proyecto de tesis proponemos a las membranas asociadas a mitocondrias (MAM) como mecanismo regulador de la secreción de VEs mediada por esfingomielinasas. Mediante el análisis de la actividad de transferencia de fosfolípidos, marcador de actividad de MAM, observamos que el etanol, tanto a nivel tisular como en cultivo, es capaz de activar MAM. Además, demostramos que, inhibiendo la actividad tanto de MAM como de las esfingomielinasas, se revierte el aumento en secreción de VEs causado por el tratamiento con etanol. Estos resultados sugieren que el etanol promueve una mayor liberación de VEs mediante la activación de las enzimas esfingomielinasas a través de MAM. Además, puesto que las VEs tienen la capacidad de cruzar la barrera hematoencefálica (BBB) y tener estabilidad en la circulación, se han considerado como posibles candidatos a biomarcadores de situaciones patológicas. Uno de los elementos presentes en las VEs, que se ha utilizado recientemente como biomarcador en diversos estudios, son los miARNs, moléculas de ARN no codificante de cadena corta implicados en la regulación génica. Se ha descrito que, en pacientes con enfermedades neurodegenerativas como el Alzheimer, Parkinson u otras, se detectan patrones de expresión diferencial de miARNs en las VEs circulantes, en comparación con pacientes control. En este estudio demostramos que el etanol es capaz de alterar los perfiles de miARNs relacionados con la inflamación presentes en VEs circulantes de jóvenes con intoxicación etílica aguda (IEA). Estos efectos presentan diferencias de género, siendo las mujeres/hembras más vulnerables a los efectos del alcohol, ya que la expresión de marcadores inflamatorios en cerebro y en VEs circulantes son más elevadas en mujeres/hembras que en hombres/machos. Estos resultados ponen de manifiesto que las VEs circulantes y sus perfiles de miARNs son posibles candidatos a biomarcadores de la neuroinflamación asociadas con el abuso de alcohol. / [CA] El consum d'elevades quantitats d'alcohol durant un curt període de temps, conegut també com a consum en afartament, causa importants alteracions en el sistema nerviós central de l'adolescent, activant la resposta innata inflamatòria, que pot causar mort neuronal i alteracions a nivell estructural i de conducta. Aquesta resposta es produeix mitjançant l'activació dels receptors de membrana Toll-like, i específicament pels receptors TLR4, localitzats en cèl·lules glials. Quan aquest receptor s'uneix al seu lligant i dimeritza, desencadena una cascada de senyalització que finalitza amb la translocació al nucli del factor de transcripció NF-κB, on es promou la síntesi i alliberament de citoquines i quimioquines pro-inflamatòries al medi extracel·lular. Dins dels mecanismes que podrien participar en l'amplificació de la resposta neuroinflamatòria es trobarien un tipus de vesícules extracel·lulars (VEs), denominades exosomes. Els exosomes són micropartícules de 30-150 nm de grandària amb un contingut de caràcter bioactiu, format per proteïnes, lípids i àcids nucleics, i que compleixen un paper important en la comunicació intercel·lular. Per tant, la hipòtesi que plantegem en aquesta tesi doctoral és que les VEs exerceixen un paper en el manteniment i propagació de la neuroinflamació causada pel consum d'alcohol en forma d'afartament. Utilitzant VEs de cultius primaris d'astròcits demostràrem que l'etanol indueix una major secreció de VEs i una alteració dels nivells de determinades proteïnes i microARNs (miARNs) associats amb la neuroinflamació. A més a més, també observàrem que quan les neurones corticals en cultiu s'incubaben amb VEs procedents dels astròcits WT tractats amb etanol, s'induïen marcadors inflamatoris en les neurones i aquestes presentaven majors nivells d'apoptosi. Durant el procés de biogènesi exosomal, s'ha demostrat la participació d'una família d'enzims, anomenats esfingomielinases, que estarien relacionats amb la biogènesi i secreció de les VEs. Estudis previs d'aquest laboratori han demostrat que l'etanol és capaç d'activar les esfingomielinases, encara que el mecanisme pel qual això passa es desconeix. En aquest projecte de tesi proposem a les membranes associades a mitocòndries (MAM), juntament amb les esfingomielinases com el mecanisme regulador de la secreció de VEs induïda pel consum d'alcohol. Mitjançant l'anàlisi de l'activitat de transferència de fosfolípids, marcador d'activitat de MAM, observàrem que l'etanol, tant a nivell tissular com en cultiu, era capaç d'activar MAM. A més, demostràrem que inhibint l'activitat tant de MAM com de les esfingomielinases, revertiem l'augment en la secreció de VEs causat pel tractament amb etanol. Aquests resultats suggereixen, que l'etanol promou una major alliberament de VEs mitjançant l'activació dels enzims esfingomielinases a través de MAM. A més, ja que les VEs tenen la capacitat de creuar la barrera hematoencefàlica (BBB) i ser estables en circulació, s'han considerat bons candidats a biomarcadors de situacions patològiques. Un dels elements presents en les VEs que s'ha utilitzat recentment com a biomarcador en diversos estudis, són els miARNs, molècules d'ARN no codificant de cadena curta implicats en la regulació gènica. S'ha descrit que, en pacients amb malalties neurodegeneratives, com l'Alzheimer o Parkinson, es detecten patrons d'expressió diferencial de miARNs a les VEs circulants, en comparació amb pacients control. A aquest estudi demostrem que l'etanol és capaç d'alterar els perfils de miARNs relacionats amb la inflamació presents en VEs circulants de joves amb intoxicació etílica aguda (IEA). Aquests efectes presenten diferències de gènere, sent les dones / noies més vulnerables als efectes de l'alcohol, ja que l'expressió de marcadors inflamatoris en cervell i en VEs circulants són més elevades en noies que en nois. / [EN] Heavy alcohol intake during a short period of time, also known as binge drinking, has been proved to produce negative effects on the individual's central nervous system by activating an inflammatory response that can lead to neuronal death and structural and behavioral alterations. This response is produced by glial cells, the main component of the neuroimmune system, through the activation of TLR4, a transmembrane receptor of the TLR family. When TLR4 binds to its ligand and dimerizes, it triggers a signaling cascade that ends up with the translocation of NF-κB to the nucleus, acting as a transcription factor, where it promotes the synthesis and release of pro-inflammatory cytokines and chemokines to the extracellular milieu. Among the mechanisms responsible for the transmission and amplification of this neuroinflammatory response, one candidate could be a kind of extracellular vesicles (VEs) called exosomes. Exosomes are microparticles of 30-150 nm in size, with a bioactive content, composed mostly by proteins, lipids and nucleic acids, which play an important role in intercellular communication. Therefore, the hypothesis of this thesis is that VEs play an important role in the transmission of the neuroinflammatory response caused by ethanol binge drinking. Using VEs from primary cultures of astrocytes, we show that ethanol is able to induce a higher secretion of VEs and alters their composition of inflammatory related protein and microRNAs (miARNs). Furthermore, incubation of these VEs in primary cultures of neurons lead to the development of inflammatory protein and gene markers, and higher apoptosis levels. Exosomal release has been shown to be partly regulated by a family of enzymes called sphingomyelinases, since inhibition of these enzymes resulted in a reduction of secreted VEs. Previous studies from this laboratory have shown that ethanol is able to activate sphingomyelinases, but the mechanism involved in the process is currently unknown. We propose membrane-associated mitochondria (MAM), along with sphingomyelinases, as the responsible for the increased VEs release after ethanol intake. We show that ethanol is capable of increasing phospholipid transfer activity, a marker of MAM activity. Moreover, MAM and sphingomyelinase inhibition resulted in depleted VEs secretion. These results suggest that ethanol promotes increased release of VEs by activating sphingomyelinase enzymes through MAM. VEs display certain biological characteristics, like the ability to cross the blood-brain barrier (BBB) or their high stability in serum, which make them good candidates for biomarkers of pathological situations. One of the elements present in VEs that has recently been used as a biomarker in various studies are miARNs, which are short-chain non-coding RNA molecules involved in gene regulation. It has been described that differential expression patterns of miARNs in circulating VEs can be detected in patients with neurodegenerative diseases, such as Alzheimer's, Parkinson's or others, when compared to healthy patients. In this study we demonstrate that ethanol is able to alter the inflammatory-related miARNs expression patterns in circulating VEs of young people with acute alcohol intoxication (IEA). Notably, the alterations in miARNs are dependent on the patient's gender, being women/females more affected by alcohol than men/males, since women/females showed lower presence of anti-inflammatory miARNs and a higher expression of inflammatory markers in brain tissue than men/males. / Ibáñez Cabanes, F. (2021). Papel de las vesículas extracelulares en la propagación y mantenimiento de la neuroinflamación inducida por el consumo de alcohol en la adolescencia [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/174214 / TESIS

La Leucoencefalopatía Megalencefálica con Quistes Subcorticales (MLC) es un tipo raro de leucodistrofia vacuolizante, que presenta como principales características clínicas macrocefalia, deterioro de las funciones motoras, epilepsia y retraso mental medio. Sin embargo, el diagnóstico de MLC se confirma mediante imágenes de resonancia magnética, donde el encéfalo se presenta atrofiado e hinchado, muestra una sustancia blanca anormalmente difusa y hay presencia de quistes subcorticales. Desde el punto de vista fisiopatológico, una biopsia obtenida de un paciente de MLC muestra la presencia de numerosas vacuolas situadas en las láminas más externas de la mielina. Se ha encontrado un primer gen responsable de la enfermedad en el 75% de los pacientes afectados, denominado MLC1. Se han descrito alrededor de 60 mutaciones, aunque existen pacientes que manifiestan las características clínicas de la enfermedad pero no presentan mutaciones en MLC1 ni presentan ligamiento con su locus, sugiriendo que existe al menos otro gen involucrado en la enfermedad. En el 25% de pacientes restantes, la enfermedad se manifiesta de dos maneras diferentes: en un caso, los enfermos presentan las mismas características clínicas que los pacientes con mutaciones en MLC1; y en el otro, presentan síntomas transitorios y los pacientes mejoran, llegando incluso a que la enfermedad remitiera. El gen MLC1 codifica para una proteína transmembrana que lleva el mismo nombre. Su función es todavía desconocida. Aunque muestra un bajo grado de homología con el canal de potasio Kv1.1 no se ha podido detectar actividad de canal iónico en diferentes sistemas heterólogos. No obstante, dicha homología, su confinamiento en la membrana plasmática y el fenotipo característico vacuolizante de los pacientes sugieren que la proteína podría estar mediando la translocación de iones a través de la superficie celular. El total desconocimiento del rol preciso de la proteína MLC1 ha imposibilitado el entendimiento del mecanismo patofisiológico de la enfermedad, y por ello, no se ha podido desarrollar ningún tratamiento efectivo para los pacientes afectados. Es por ello que nuestro grupo quiso apostar por estrategias innovadoras (combinación de bioquímica y genética) para poder encontrar otros genes responsables de la enfermedad. Usando técnicas de purificación por afinidad combinada con métodos de proteómica cuantitativa encontramos a GlialCAM como una proteína que estaba asociada con MLC1. Es por eso que decidimos estudiar (en colaboración) si los pacientes que no tenían mutaciones en MLC1 podían presentar mutaciones en GLIALCAM. Tras el análisis de 40 de estos pacientes encontramos que cuando los enfermos tenían las características clínicas típicas de MLC presentaban dos mutaciones en GLIALCAM (herencia recesiva); mientras que en el caso de aquellos que mejoraban a lo largo del tiempo, éstos solo presentaban una mutación (herencia dominante), demostrando que GLIALCAM es el segundo gen de MLC. En este estudio también se ha podido determinar que mutaciones dominantes en GLIALCAM podían también causar otras enfermedades como la macrocefalia familiar benigna y la macrocefalia con retraso mental, con o sin autismo. Estudios bioquímicos posteriores han permitido avanzar en el entendimiento de la relación que existe entre MLC1 y GlialCAM. Así se ha demostrado que GlialCAM actúa como una molécula escolta, necesaria para localizar específicamente a MLC1 en uniones celulares. De esta forma pudimos descubrir que las mutaciones en GLIALCAM provocaban un defecto en el tráfico de la proteína debido a una deficiente oligomerización. Como consecuencia, estas mutaciones provocaban la deslocalización de los complejos de MLC1-GlialCAM en las uniones astrocitarias. De forma interesante, GlialCAM permite estabilizar la proteína MLC1, sugiriendo nuevas aproximaciones terapéuticas para los pacientes afectos con MLC. Tras el descubrimiento de GlialCAM como segundo gen de MLC gracias a la aproximación proteómica, y tras comprobar que no todo GlialCAM estaba asociado a MLC1, nos planteamos volver a realizar estudios de proteómica para intentar encontrar posibles proteínas que pudiesen estar interaccionando con GlialCAM. De esta manera encontramos que el canal de cloruro ClC-2, estaba asociado con GlialCAM, y pudimos comprobar que GlialCAM también actuaba como molécula escolta para localizar específicamente a ClC-2 en las uniones entre células. Además, también era capaz de modificar sus propiedades de canal, así como aumentar su función, demostrándose interacción directa entre ambas proteínas. Igualmente que para el caso de MLC1, las mutaciones encontradas en GLIALCAM fallaban en la capacidad de concentrar a ClC-2 en las uniones astrocitarias. Por tanto, la función de GlialCAM podría ser necesaria para agrupar tanto a MLC1 como a ClC-2 en tales uniones, particularmente en los pies terminales astrocitarios, donde podrían estar llevando a cabo su función. ClC-2 podría ser necesario para desarrollar un flujo de Cl- transcelular o para compensar gradientes electroquímicos iónicos que pueden estar ocurriendo en dichas uniones durante cambios en la osmolaridad. El descubrimiento de GlialCAM como una subunidad auxiliar de ClC-2 incrementa la compleja regulación de este canal y proporciona nuevas ideas acerca del papel que ClC-2 puede estar desempeñando en las células gliales así como se sugiere que pueda estar involucrado en la fisiopatología de MLC. / Megalencephalic leukoencephalopathy with subcortical cysts (MLC) is a leukodystrophy characterized by early-onset macrocephaly and delayed-onset neurological deterioration. Recessive MLC1 mutations are observed in 75% of patients with MLC. Genetic-linkage studies failed to identify another gene. We have showed that some patients without MLC1 mutations display the classical phenotype; others improve or become normal but retain macrocephaly. To find another MLC-related gene, we used quantitative proteomic analysis of affinity-purified MLC1 as an alternative approach and found that GlialCAM, an IgG-like cell adhesion molecule, is a direct MLC1-binding partner. Analysis of 40 MLC patients without MLC1 mutations revealed multiple different GLIALCAM mutations. Patients with the classical phenotype had two mutations, and patients with the improving phenotype had one mutation. In addition, patients with dominant GLIALCAM mutations, could also had macrocephaly and mental retardation with or without autism. Therefore, we found that GLIALCAM is the second gene found to be mutated in MLC. Furthermore, we demonstrated that GlialCAM functions as an MLC1 beta-subunit, needed for proper localization of MLC1 in cell-cell junctions. We also demonstrated that MLC1 and GlialCAM form homo- and hetero-complexes and that MLC-causing mutations in GLIALCAM mainly reduce the formation of GlialCAM homo-complexes, leading to a defect in the trafficking of GlialCAM alone to cell junctions. GLIALCAM mutations also affect the trafficking of its associated molecule MLC1, explaining why GLIALCAM and MLC1 mutations lead to the same disease: MLC. In this thesis, we also identify GlialCAM as a chloride channel ClC-2 binding partner. GlialCAM and ClC-2 colocalize in Bergmann glia, in astrocyteastrocyte junctions at astrocytic end-feet around blood vessels, and in myelinated fiber tracts. GlialCAM targets ClC-2 to cell junctions, increases ClC- 2 mediated currents, and changes its functional properties. Disease-causing GLIALCAM mutations abolish the targeting of the channel to cell junctions. Hence, we describes the first auxiliary subunit of ClC-2 and suggests that ClC-2 may play a role in the pathology of MLC disease.

Orientador: Alexandre Leite Rodrigues de Oliveira / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-12T20:59:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Zanon_RenataGraciele_D.pdf: 7966608 bytes, checksum: 79a55fb4c6226868859fa3daefc0adb2 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: O complexo de histocompatibilidade principal de classe I (MHC I) é uma molécula originalmente do Sistema Imunológico. A presença desses elementos no Sistema Nervoso Central (SNC) parece estar relacionada a diferentes funções, apresentando papel importante no refinamento sináptico durante o desenvolvimento do SNC e sendo fundamental no processo de eliminação sináptica após uma lesão nervosa no adulto. No intuito de investigarmos os processos de plasticidade sináptica e reatividade glial no microambiente da medula espinal foram utilizados dois imunomoduladores empregados no tratamento da Esclerose Múltipla, o interferon beta (IFN beta) e o acetato de glatirâmer (AG). O IFN beta, potencialmente capaz de influenciar a expressão de MHC I, foi utilizado in vivo, juntamente com axotomia periférica e in vitro, enquanto o AG foi utilizado para testes in vitro. Para tanto, camundongos C57BL/6J foram tratados com 10.000 UI de IFN beta durante 2 semanas, antes e depois da transecção unilateral do nervo isquiático. Os camundongos foram submetidos à eutanásia e suas medulas espinais lombares processadas para imunohistoquímica (anti-MHC I, sinaptofisina, GFAP - glial fibrillary acidc protein, ezrina e iba1), hibridação in situ (sondas para GFAP e microglobulina beta-2), Western blotting (GFAP e MHC I) e microscopia eletrônica de transmissão. Grupos axotomizados, placebo e não tratado foram utilizados como controles. Adicionalmente ao estudo in vivo, foram estabelecidas culturas purificadas de astrócitos para o tratamento com diferentes doses de IFN beta (0, 100, 500 ou 1000 UI/ml) ou AG (0, 1.2, 2.5 ou 5.0µg/ml) durante 5 dias. As culturas tratadas com IFN beta foram submetidas à imunohistoquímica para MHC I, ezrina, GFAP, enquanto nas culturas tratadas com AG foi realizado o estudo para verificar a reatividade e proliferação através da marcação anti-GFAP e DAPI (para identificação dos núcleos das células). In vivo, os resultados mostraram um aumento do RNAm e da expressão protéica para MHC I após axotomia, sendo que este incremento foi maior no grupo tratado com INF. Observou-se a intensificação da expressão das proteínas que expressam a reatividade astrocitária, GFAP e ezrina, concomitantemente à diminuição da imunomarcação para sinaptofisina, especialmente no grupo tratado. O tratamento realizado não influenciou a reatividade da microglia. A análise do material in vitro também mostrou, após o tratamento com IFN beta, um aumento da expressão de MHC I e GFAP, bem como de ezrina. As doses que mais estimularam a elevação da expressão dos marcadores estudados foram as de 500 e 1000 UI/ml. Dado que não ocorreu para o tratamento com o acetato de glatirâmer. Assim, o tratamento com AG não alterou o nível de reatividade astrocitária, apesar de estimular a proliferação celular. A ultraestrutura das sinapses mostrou uma intensa retração dos terminais pré-sinápticos em contato com os motoneurônios alfa, induzida pela axotomia mais o tratamento com IFN beta. Em conjunto, esses resultados reforçam a importância da expressão de moléculas de MHC I em resposta à lesão nervosa e seu papel como mecanismo de comunicação entre neurônio e glia, além de reafirmar que os astrócitos são elementos ativos no processo de plasticidade sináptica. / Abstract: The class I main histocompatibility complex (MHC I) is a molecule originally restricted to Immune System. The presence of such element in the Central Nervous System (CNS) may indicate other functions, including an important role in the synaptic refinement during the development of the CNS as well as in the synaptic elimination process after a peripheral nerve injury in the adult. To investigate the synaptic plasticity and glial reactivity in the spinal cord, two immunomodulators, widely used for treating Multiple Sclerosis, were applied, namely the Interferon beta (IFN beta) and the glatiramer acetate (GA). The IFN beta was used in order to upregulate the MHC I expression in vivo, after a peripheral axotomy, and also in vitro. GA treatment was only used for in vitro experiments. C57BL/6J mice were injected with 10,000 IU of IFN beta for 2 weeks, before and after the nerve transection. The animals were sacrificed and the lumbar spinal cords were processed for immunohistochemistry (MHC I, synapthophysin, GFAP, ezrin and Iba-1 antisera), in situ hybridization (beta 2 immunoglobulin, a component of the MHC I molecule, and GFAP), Western blotting (GFAP and MHC I) and transmission electron microscopy. Placebo and non-treated axotomized groups were used as controls. Additionally to the in vivo study, primary cultures of astrocytes were established and treated during five consecutive days with different doses of IFN beta (0, 100 IU, 500 IU and 1000 IU/ml). In this case, some cultures were treated with GA (0, 1.2, 2,5 and 5.0 µg/ml). INF treated cultures were processed for immunocitochemistry (MHC I, GFAP and ezrin antisera). GA treated cultures were evaluated with anti-GFAP antibody and cell proliferation was accessed with DAPI staining. In vivo, the results showed an upregulation of MHC I mRNA and protein expression after axotomy, that was stronger in the IFN treated group. We observed a greater GFAP and ezrin expression, coupled with a decrease of synapthophysin immunoreactivity. Such alterations were more evident in the IFN treated group. Interestingly, the IFN beta treatment did not interfere in the microglial reactivity. The in vitro analysis also showed a sharp upregulation of MHC I, GFAP and ezrin, mostly when the cultures were subjected to 500 and 1000 IU/ml of IFN beta. Regarding the GA treatment, the results showed that treatment did not change the level of astroglial reactivity despite stimulating cellular proliferation. The ultrastructural analysis of synapses showed a larger pruning of presynaptic terminals in contact with alpha motoneurons, induced by axotomy plus IFN beta treatment. Together, our results reinforce the importance of the MHC I expression as a response to nerve injury and its role as a communication mechanism between neurons and surrounding glial cells. Furthermore, the present data confirm that astrocytes are active elements during the synaptic plasticity process. / Doutorado / Anatomia / Biologia Celular e Estrutural

Orientador: Maria Alice da Cruz-Höfling / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-27T16:36:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Soares_EdileneSiqueira_M.pdf: 11448561 bytes, checksum: 00aace7be2d8fec579aea2fd4166f813 (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: Neste trabalho investigamos a permeabilização da barreira hematoencefálica (BHE) pela peçonha da aranha Phoneutria nigriventer (PNV) através da via transcelular no cerebelo de ratos. As cavéolas foram analisadas nas células endoteliais pela expressão de proteínas associadas à sua formação (caveolina-1, Cav-1 e dinamina-2, Din2) e internalização (caveolina-1 fosforilada, pCav-1 e quinase da família Src, SKF), e nos astrócitos com avaliação da caveolina-3 (Cav-3) e da conexina-43 (Cx43) (formadora de junções comunicantes). A ação do PNV sobre o endotélio também foi avaliada pela ativação (acoplamento) ou inativação (desacoplamento) da enzima eNOS, produtora de óxido nítrico (NO). As estruturas que compõe a BHE foram avaliadas através de microscopia eletrônica de transmissão. Inicialmente, o estudo de Cav-1 contemplou sua localização, expressão gênica e proteica após o envenenamento em diferentes idades, ratos neonatos eram mais suceptíveis ao envenenamento do que ratos adultos. Após PNV, a imunomarcação para Cav-1 foi mais evidente na camada granular e molecular e em neurônios de Purkinje. A expressão Cav-1 e Din2 (foramdoras das vesículas e seu gargalo, respectivamente) aumentou em períodos de envenenamento agudo (1 h), de recuperação (5 h) e na ausência de sinais clínicos (24 h); em contrapartida SKF e pCav-1 envolvidas na internalização caveolar foram superexpressas em períodos opostos (às 2 h e 72 h). O PNV induziu aumento da metaloproteinase-9 da matriz (MMP9), importante mediadora de quebra da BHE e aumentou a formação e o tráfego de vesículas no endótelio após envenenamento. A análise de eNOS revelou desacoplamento (aumento de monômeros) nos períodos de envenenamento agudo (1-2 h) com progressivo retorno e super-expressão de dímeros (re-acoplamento) às 72 h; essas alterações foram relacionadas à ação do PNV sobre os níveis intracelulares de cálcio investigado pelo aumento na expressão de calmodulina e confimado pela localização de calbindina-D28. Os dados revelam a interferência do PNV sobre a homeostase endotelial e função vascular ao afetar o sistema eNOS/NO, importante controlador do tônus vascular. Nos astrócitos, as cavéolas são formadas por Cav-3 e sua superexpressão é associada a doenças neurológicas. O PNV aumentou significativamente os níveis basais de Cav-3 em astrócitos GFAP positivos (astrogliose reativa) em períodos de aumento de Cx43 (às 1, 5 e 24 h), e na vigência de edema citotóxico nos pés astrocitários e alterações nos contatos sinápticos axo-dendríticos e axo-somáticos. Em conjunto os resultados revelam que: (a) a quebra da via transcelular da BHE pelo PNV tem aumento da endocitose via cavéolas; (b) componentes da unidade neurovascular, como endotélio, astrócitos e neurônios estão intimamente envolvidos; (c) no endotélio, os efeitos são mediados pelo sistema eNOS/NO; (d) a SKF ativa o sistema endocítico e de transporte vesicular; (e) nos astrócitos, a dinamica expressão de Cx43 e Cav-3 e o retorno aos níveis basais em paralelo com a ausência de sinais de intoxicação nos animais (72 h) dá evidências de que ambas as proteínas interagem na resposta astrocitária. Os dados permitem sugerir que a presença de peptídeos neurotóxicos no veneno de Phoneutria nigriventer estão no centro dos efeitos aqui relatados / Abstract: In this work, we investigated the blood-brain barrier (BBB) permeabilization induced by Phoneutria nigriventer venom (PNV) in the transcellular route of rats¿ cerebellum. Caveolae was analyzed in endothelial cells accessing the expression of proteins involved in caveolae formation (caveolin-1, Cav-1 and dynamin-2, Dyn2) and internalization (phosphorylated Caveolin-1, pCav-1 and Src kinase family, SKF), in astrocytes caveolae role were evaluated with caveolin-3 (Cav-3) and connexin-43 (Cx43) (gap-junction main protein). PNV action on the endothelium was also investigated through activation (coupling) or inactivation (uncoupling) of eNOS enzyme, responsible for nitric oxide (NO) production. BBB components were evaluated using transmission electron microcopy. Initially, Cav-1 study addressed its localization along with Cav-1 protein and gene expression after envenoming in different age animals, neonate rats were more susceptible to envenoming than adult rats. After PNV, Cav-1 labeling was intense in granular and molecular layers and in Purkinje neurons. Cav-1 and Dyn2 (responsible for caveolae vesicles formation and scission, respectively) expression increased in periods of acute envenomation (1 h), recovery (5 h) and in the absence of clinical signals (24 h); in opposition SKF and pCav-1 involved in caveolae internalization were overexpress in opposite periods (at 2 h and 72 h). PNV induced increases in matrix metaloproteinases-9 (MMP9) an important BBB breakdown mediator, and increases in vesicles formation and traffic in the endothelium after envenoming. The study of eNOS activity revealed uncoupling (increasing in eNOS monomers) in acute periods after envenomation (1 h and 2 h) and progressive return followed by overexpression of dimers (re-coupling) at 72 h; those alterations were related to PNV action on calcium intracellular levels confirmed by Calmodulin increased expression and confirmed using Calbindin-D28 localization. Data revealed PNV interference on endothelial homeostasis and vascular function once affects the eNOS/NO system, an important vascular tonus controller. In astrocytes, caveolae are formed by Cav-3 and its overexpression is related to neurological disorders. PNV increased the basal levels of Cav-3 in GFAP-positive astrocytes (reactive astrogliosis) in the same periods as increased Cx43 (at 1, 5 e 24 h), during cytotoxic edema in astrocytes end-feet and alterations in axo-dendrites and axo-somatic synaptic contacts. Together, the results revealed that: (a) the BBB breakdown in transcellular route by PNV involves upregulation of caveolae endocytosis (b) the neurovascular unit components such as the endothelium, astrocytes and neurons are intimal involved (c) in the endothelium the effects are mediated by the eNOS/NO system and (d) SKF activates endocytic system and vesicular transport; (e) in the astrocytes, Cx43 and Cav-3 dynamic expression and their return to basal level in parallel with the absence of toxic signals in the animals (72 h) provides evidence that both protein interacts in astrocytes response. The data allows us to suggest that the neurotoxic peptides presented in Phoneutria nigriventer venom are in the center of the effects reported here / Mestrado / Biologia Tecidual / Mestra em Biologia Celular e Estrutural