A acidemia isovalérica é uma doença hereditária neurometabólica causada pela deficiência da atividade da enzima isovaleril-CoA desidrogenase da rota de degradação da leucina. É caracterizada bioquimicamente pelo acúmulo nos tecidos e fluidos biológicos dos pacientes afetados principalmente dos ácidos isovalérico (IVA) e 3-hidroxiisovalérico (3-OHIVA), bem como isovalerilglicina (IVG). Os achados clínicos caracterizam-se fundamentalmente por sintomas neurológicos graves, tais como convulsões, coma e letargia. O presente trabalho teve por objetivo investigar os efeitos in vitro do IVA e IVG sobre vários parâmetros de estresse oxidativo em córtex cerebral de ratos de 30 dias de vida, tendo em vista que os mecanismos envolvidos no dano cerebral dessa doença até o momento são pouco conhecidos e que recentemente foi demonstrado que o 3-OHIVA, também acumulado nas acidúrias 3-metilglutacônica e 3-hidroxi-3-metilglutárica, induz peroxidação lipídica em córtex cerebral de ratos jovens. Nossos resultados demonstraram que o a IVG, mas não o IVA, aumentou significativamente os níveis de TBA-RS e quimiluminiscência, indicando que este metabólito induz lipoperoxidação in vitro. Com a finalidade de investigar se este efeito foi devido à glicina que faz parte da molécula de IVG, testamos o efeito da glicina sobre estes mesmos parâmetros e verificamos que este aminoácido também induziu dano oxidativo lipídico nesta estrutura cerebral de mesma ordem de magnitude que a IVG. Verificamos também que os antioxidantes trolox (vitamina E solúvel), L-NAME, GSH, melatonina, creatina e uma combinação de CAT+SOD nas doses usualmente suplementadas em estudos in vitro não foram capazes de impedir o aumento dos níveis de TBA-RS induzido pela IVG. Já a presença de N-acetilcisteína, precursora de GSH, em concentrações usuais preveniu esta peroxidação lipídica in vitro induzida por IVG, indicando que o IVG provavelmente provoca um decréscimo das concentrações cerebrais de glutationa reduzida (GSH) provavelmente secundário à elevada produção de espécies ativas induzida pelo metabólito. Por outro lado, a adição ao meio de incubação de doses altas desses antioxidantes, com exceção da combinação SOD e CAT, preveniu totalmente o aumento do TBA-RS induzido por IVG, indicando uma alta produção de espécies reativas com conseqüente dano oxidativo lipídico. O próximo passo de nossa investigação foi determinar a influência do IVA e IVG sobre a oxidação do DCFH e dos níveis de glutationa reduzida (GSH). Tanto o IVA, quanto o IVG não alteraram os níveis de DCFH. Por outro lado, o IVA não modificou, enquanto a IVG provocou uma diminuição significativa dos níveis do GSH. Tal efeito não se deveu a uma ação pró-oxidante direta do IVG ou à interferência desse composto na medida dos níveis de GSH. Tais resultados estão de acordo com o fato de que a N-acetilcisteína, substrato para a formação de GSH, foi capaz de prevenir o aumento da lipoperoxidação lipídica induzida pelo IVG.Verificamos também que o IVA e o IVG não afetaram o TRAP e o TAR que representam o potencial antioxidante total e a reatividade antioxidante total, respectivamente. Por outro lado, a IVG não induziu dano oxidativo protéico medido pela oxidação de sulfidrilas e pela formação de carbonilas, enquanto o IVA causou um aumento significativo na formação de carbonilas, sem alterar os níveis de tióis. Concluindo, nossos resultados indicam que a IVG é o metabólito acumulado na acidemia isovalérica que induz em maior grau estresse oxidativo em homogeneizados de córtex cerebral de ratos jovens, enquanto o IVA é capaz de provocar dano oxidativo protéico. Um aumento do estado pró-oxidante e uma menor capacidade antioxidante, representada pelo decréscimo do GSH cerebral, indica que o estresse oxidativo possa representar um mecanismo na fisiopatologia do dano neurológico característico da acidemia isovalérica. / Isovaleric acidemia is an inherited neurometabolic disorder caused by isovaleryl-CoA dehydrogenase deficiency. It is biochemically characterized by accumulation of isovaleric acid (IVA) and 3-hydroxyisovaleric acid (3-OHIVA), as well as isovalerylglycine (IVG) in tissues and biological fluids of affected patients. Clinical features are mainly severe neurological symptoms, such as convulsions, coma, lethargy and ataxia. The present work aimed to investigate the in vitro effects of IVA and IVG on various parameters of oxidative stress in cerebral cortex of 30-day-old rats since the mechanisms of brain damage are poorly known in this disease and that recently it was demonstrated that 3-OHIVA, also accumulating in 3-methylglutaconic aciduria and 3-hydroxy-3-methylglutaric aciduria, induces lipid peroxidation in cerebral cortex of young rats. Our results showed that IVG, but not IVA, significantly increased TBA-RS and quimiluminescence, indicating that this metabolite induces lipid peroxidation in vitro. Aiming to evaluate whether this effect was due to glycine that is a component of IVG molecule, we tested the effect of glycine on the same parameters and verified that this amino acid also induced lipid oxidative damage of the same order of magnitude than IVG. We also observed that the antioxidants trolox (soluble vitamin E), L-NAME, GSH. Melatonine, creatine and the combination CAT + SOD at doses usually supplememented in vitro studies were not able to prevent the increase of TBA-RS levels induced by IVG. In contrast, the presence of N-acethylcisteine, precursor of GSH, at usual concentrations, totally prevented IVG-induced increase of TBA-RS levels, indicating that IVG probably provoked a decrease of brain GSH concentrations probably secondary to elevated formation of free radicals by this metabolite. On the other hand, the presence of higher amounts of these antioxidants, except the combination SOD + CAT, totally prevented the increase of TBA-RS elicited by IVG, indicating that a high production of reactive species with consequent lipid oxidative damage. The next step of our investigation was to determine the influence of IVA and IVG on DCFH-DA oxidation and on GSH levels. Both IVA and IVG did not alter DCFH-DA levels, whereas IVG caused a significant decrease of GSH levels. This effect was not due to a direct pro-oxidant action of IVG or due to IVG interference in the reaction used to measure GSH. Such effects are in line with those showing that N-acethylcystein, the substrate of GSH formation, was able to prevent the increase of lipid peroxidation elicited by IVG. We also found that IVA and IVG did not affect TRAP and TAR that represent total tissue antioxidant potential and total antioxidant reactivity, respectively. On the other hand, IVG did not provoke protein oxidative damage measured by sulfhydryl oxidation and carbonyl formation, whereas IVA causes a significant increase of carbonyl formation, without altering thiol concentration. Concluding, our findings indicate that IVG is the accumulating metabolite in isovaleric acidemia that induces in higher degree oxidative stress in cortical homogenates from young rats, while IVA is able to provoke protein oxidative damage. An increase of pro-oxidant status and a lower antioxidant capacity, represented by a decrease of cerebral GSH, indicate that oxidative stress may represent a mechanism in the pathophysiology of the brain damage characteristic of isovaleric acidemia.

O preá (Galea spixii),é um roedor da família Caviidae que vive na Caatinga do Nordeste brasileiro e vêm sendo criados em cativeiro, para sua utilização como fonte alternativa de alimento, preservação da espécie e utilização como modelo biológico em pesquisas. Poucos trabalhos são focados no estudo detalhado da morfologia dos diferentes tipos celulares e expressão enzimática em cada uma das zonas do córtex adrenal, sobretudo em espécies de mamíferos silvestres. As glândulas adrenais fetais de 20 dias de gestação apresentaram córtex indiferenciado. O início de formação da zona fasciculada foi observado nos fetos de 25 dias de gestação e a zona reticulada surgiu nos fetos aos 40 dias de gestação. As zonas descritas anteriormente persistiram nos fetos aos 50 dias de gestação, nos animais de 15 e 30 dias pós-natais e nos animais púberes. A expressão das enzimas citocromo P450c17 e da citocromo b5 nas zonas glomerular, fasciculada e reticulada de embriões e fetos de preás não estão somente relacionadas à produção, respectivamente, de mineralocorticoides, glicocorticoides e esteroides sexuais, pois a citocromo b5 é responsável pela diferenciação cortical em diferentes fases de desenvolvimento da adrenal e a imunoexpressão da citocromo P450c17 na fase final da gestação estão relacionadas com o processo de maturação da glândula adrenal e podem estar relacionadas coma síntese de esteroides sexuais devido a proximidade da puberdade. A imunomarcação da enzima citocromo b5 nas células cromafins das medulas das adrenais de 50 dias de gestação e adulta, podem estar relacionadas à síntese de adrenalina e noradrenalina devido a fatores de estresse. O aumento da duração da gestação para 50 dias ou mais, pode estar relacionado com deficiências na síntese de cortisol/corticosterona pelas enzimas esteroidogênicas / The Spixs yellow-toothed cavy (Galea spixii), is a Caviidae family rodent living in the Brazilian Northeast Caatinga and have been bred in captivity for use as an alternative food source, species preservation and use as animal model research. Few studies are focused on a detailed study of the morphology and ultrastructure of different cell types and expression of enzyme in each of the zones of the adrenal cortex, particularly in wild mammalian species. The fetal adrenal glands 20 days of gestation showed undifferentiated cortex. The early formation of the zona fasciculata was observed in fetuses of 25 days of pregnancy and the reticulated area emerged in fetuses at 40 days of gestation. The areas described above persisted in fetuses at 50 days of gestation, animals at 15 and 30 postnatal days and pubertal animals. The expression of P450c17 enzyme cytochrome b5 and cytochrome in glomerular areas fasciculata and guinea pigs crosslinked embryos and fetuses are not only related to production, respectively, mineralocorticoids and glucocorticoids, sex steroids, as the cytochrome b5 is responsible for cortical differentiation different stages of development and adrenal cytochrome P450c17 immunoreactivity of the final stage of pregnancy are associated with the adrenal gland maturation process and may be associated with the synthesis of sex steroids due to the proximity of puberty. The immunostaining of the enzyme cytochrome b5 in the chromaffin cells of the adrenal marrow 50 days of gestation and adult, may be related to the synthesis of adrenaline and noradrenaline due to stress factors. The increased length of gestation for 50 days or more, may be related to impaired cortisol synthesis / corticosterone by steroidogenic enzymes

A acidemia isovalérica é uma doença hereditária neurometabólica causada pela deficiência da atividade da enzima isovaleril-CoA desidrogenase da rota de degradação da leucina. É caracterizada bioquimicamente pelo acúmulo nos tecidos e fluidos biológicos dos pacientes afetados principalmente dos ácidos isovalérico (IVA) e 3-hidroxiisovalérico (3-OHIVA), bem como isovalerilglicina (IVG). Os achados clínicos caracterizam-se fundamentalmente por sintomas neurológicos graves, tais como convulsões, coma e letargia. O presente trabalho teve por objetivo investigar os efeitos in vitro do IVA e IVG sobre vários parâmetros de estresse oxidativo em córtex cerebral de ratos de 30 dias de vida, tendo em vista que os mecanismos envolvidos no dano cerebral dessa doença até o momento são pouco conhecidos e que recentemente foi demonstrado que o 3-OHIVA, também acumulado nas acidúrias 3-metilglutacônica e 3-hidroxi-3-metilglutárica, induz peroxidação lipídica em córtex cerebral de ratos jovens. Nossos resultados demonstraram que o a IVG, mas não o IVA, aumentou significativamente os níveis de TBA-RS e quimiluminiscência, indicando que este metabólito induz lipoperoxidação in vitro. Com a finalidade de investigar se este efeito foi devido à glicina que faz parte da molécula de IVG, testamos o efeito da glicina sobre estes mesmos parâmetros e verificamos que este aminoácido também induziu dano oxidativo lipídico nesta estrutura cerebral de mesma ordem de magnitude que a IVG. Verificamos também que os antioxidantes trolox (vitamina E solúvel), L-NAME, GSH, melatonina, creatina e uma combinação de CAT+SOD nas doses usualmente suplementadas em estudos in vitro não foram capazes de impedir o aumento dos níveis de TBA-RS induzido pela IVG. Já a presença de N-acetilcisteína, precursora de GSH, em concentrações usuais preveniu esta peroxidação lipídica in vitro induzida por IVG, indicando que o IVG provavelmente provoca um decréscimo das concentrações cerebrais de glutationa reduzida (GSH) provavelmente secundário à elevada produção de espécies ativas induzida pelo metabólito. Por outro lado, a adição ao meio de incubação de doses altas desses antioxidantes, com exceção da combinação SOD e CAT, preveniu totalmente o aumento do TBA-RS induzido por IVG, indicando uma alta produção de espécies reativas com conseqüente dano oxidativo lipídico. O próximo passo de nossa investigação foi determinar a influência do IVA e IVG sobre a oxidação do DCFH e dos níveis de glutationa reduzida (GSH). Tanto o IVA, quanto o IVG não alteraram os níveis de DCFH. Por outro lado, o IVA não modificou, enquanto a IVG provocou uma diminuição significativa dos níveis do GSH. Tal efeito não se deveu a uma ação pró-oxidante direta do IVG ou à interferência desse composto na medida dos níveis de GSH. Tais resultados estão de acordo com o fato de que a N-acetilcisteína, substrato para a formação de GSH, foi capaz de prevenir o aumento da lipoperoxidação lipídica induzida pelo IVG.Verificamos também que o IVA e o IVG não afetaram o TRAP e o TAR que representam o potencial antioxidante total e a reatividade antioxidante total, respectivamente. Por outro lado, a IVG não induziu dano oxidativo protéico medido pela oxidação de sulfidrilas e pela formação de carbonilas, enquanto o IVA causou um aumento significativo na formação de carbonilas, sem alterar os níveis de tióis. Concluindo, nossos resultados indicam que a IVG é o metabólito acumulado na acidemia isovalérica que induz em maior grau estresse oxidativo em homogeneizados de córtex cerebral de ratos jovens, enquanto o IVA é capaz de provocar dano oxidativo protéico. Um aumento do estado pró-oxidante e uma menor capacidade antioxidante, representada pelo decréscimo do GSH cerebral, indica que o estresse oxidativo possa representar um mecanismo na fisiopatologia do dano neurológico característico da acidemia isovalérica. / Isovaleric acidemia is an inherited neurometabolic disorder caused by isovaleryl-CoA dehydrogenase deficiency. It is biochemically characterized by accumulation of isovaleric acid (IVA) and 3-hydroxyisovaleric acid (3-OHIVA), as well as isovalerylglycine (IVG) in tissues and biological fluids of affected patients. Clinical features are mainly severe neurological symptoms, such as convulsions, coma, lethargy and ataxia. The present work aimed to investigate the in vitro effects of IVA and IVG on various parameters of oxidative stress in cerebral cortex of 30-day-old rats since the mechanisms of brain damage are poorly known in this disease and that recently it was demonstrated that 3-OHIVA, also accumulating in 3-methylglutaconic aciduria and 3-hydroxy-3-methylglutaric aciduria, induces lipid peroxidation in cerebral cortex of young rats. Our results showed that IVG, but not IVA, significantly increased TBA-RS and quimiluminescence, indicating that this metabolite induces lipid peroxidation in vitro. Aiming to evaluate whether this effect was due to glycine that is a component of IVG molecule, we tested the effect of glycine on the same parameters and verified that this amino acid also induced lipid oxidative damage of the same order of magnitude than IVG. We also observed that the antioxidants trolox (soluble vitamin E), L-NAME, GSH. Melatonine, creatine and the combination CAT + SOD at doses usually supplememented in vitro studies were not able to prevent the increase of TBA-RS levels induced by IVG. In contrast, the presence of N-acethylcisteine, precursor of GSH, at usual concentrations, totally prevented IVG-induced increase of TBA-RS levels, indicating that IVG probably provoked a decrease of brain GSH concentrations probably secondary to elevated formation of free radicals by this metabolite. On the other hand, the presence of higher amounts of these antioxidants, except the combination SOD + CAT, totally prevented the increase of TBA-RS elicited by IVG, indicating that a high production of reactive species with consequent lipid oxidative damage. The next step of our investigation was to determine the influence of IVA and IVG on DCFH-DA oxidation and on GSH levels. Both IVA and IVG did not alter DCFH-DA levels, whereas IVG caused a significant decrease of GSH levels. This effect was not due to a direct pro-oxidant action of IVG or due to IVG interference in the reaction used to measure GSH. Such effects are in line with those showing that N-acethylcystein, the substrate of GSH formation, was able to prevent the increase of lipid peroxidation elicited by IVG. We also found that IVA and IVG did not affect TRAP and TAR that represent total tissue antioxidant potential and total antioxidant reactivity, respectively. On the other hand, IVG did not provoke protein oxidative damage measured by sulfhydryl oxidation and carbonyl formation, whereas IVA causes a significant increase of carbonyl formation, without altering thiol concentration. Concluding, our findings indicate that IVG is the accumulating metabolite in isovaleric acidemia that induces in higher degree oxidative stress in cortical homogenates from young rats, while IVA is able to provoke protein oxidative damage. An increase of pro-oxidant status and a lower antioxidant capacity, represented by a decrease of cerebral GSH, indicate that oxidative stress may represent a mechanism in the pathophysiology of the brain damage characteristic of isovaleric acidemia.

Acidemia glutárica tipo I (AGI) é uma doença metabólica hereditária causada pela mutação no gene que codifica a enzima glutaril-CoA desidrogenase (GCDH). Os principais sintomas aparecem entre os 6 meses e 3 anos de idade e são caracterizados por distonia progressiva, discinesia déficit neurológico, macrocefalia e crises epilépticas recorrentes. Um importante modelo experimental que apresenta características e fenótipo bioquímico muito semelhantes a AGI em humanos é o de camundongos nocaute para a enzima GCDH submetidos à dieta com sobrecarga de lisina (Gcdh -/--Lis). Estudos têm mostrado um desequilíbrio de neurotransmissão excitatória e inibitória no SNC, diminuição da recaptação de glutamato, diminuição da atividade da bomba Na+K+-ATPase, e inibição da enzima descarboxilase do ácido glutâmico (GAD) em modelos animais e em pacientes com AGI. Estas alterações parecem ser causadas pelo acúmulo dos ácidos glutárico, 3-OH-glutárico e glutacônico nos tecidos e fluidos corporais. Neste trabalho avaliamos o desenvolvimento de crises epilépticas espontâneas ou induzidas nos animais Gcdh - /--Lis e a possível associação com mudanças no padrão de liberação de glutamato e GABA no córtex cerebral, Para tanto, analisamos primeiramente o padrão de oscilações cerebrais e a presença de crises epilépticas espontâneas e induzidas por pentilenotetrazol (PTZ) através de técnicas eletrofisiológicas in vivo (vídeo-EEG). Posteriormente avaliamos em sinaptossomas corticais a liberação de glutamato e GABA por HPLC e o imunoconteúdo de vGLUT1, vGAT e GAD utilizando Western blot. A abordagem experimental foi igualmente realizada em animais Gcdh-/- com dieta normal e animais Gcdh+/+ com e sem sobrecarga de lisina (controle). Nossos resultados mostram que 72% dos animais Gcdh-/--Lis (13/18) apresentaram crises epilépticas espontâneas, sem nenhuma manifestação nos animais dos grupos Gcdh- /- (n= 18) ou controle (n=17). Além disso, houve um aumento da severidade das crises epilépticas induzidas com PTZ nos animais Gcdh-/--Lis quando comparados aos grupos Gcdh-/- e controle. Análise espectral do EEG evidenciou uma diminuição significativa das oscilações teta e gama com predomínio de ondas lentas nos animais Gcdh -/--Lis (n=9) quando comparados aos grupos Gcdh -/- (n=5) e controle (n=15). A liberação de glutamato e GABA basais e após despolarização nas preparações de sinaptossoma cortical nos grupos Gcdh -/- e Gcdh -/--Lis foi significativamente menor quando comparada com o grupo controle (p<0,05). Porém, a porcentagem de glutamato liberado após despolarização em relação ao basal aumentou significativamente no grupo Gcdh -/--Lis quando comparado com demais grupos (p<0,05) sem um aumento na porcentagem de liberação de GABA pósdespolarização. Esta diminuição na liberação de GABA foi associada a uma diminuição do imunoconteúdo de GAD em sinaptossomas corticais do grupo Gcdh -/- -Lis. Entretanto o imunoconteúdo dos transportados vesiculares de glutamato (vGLUT1) e GABA (vGAT) foram semelhantes em todos os grupos. Nossos resultados mostram uma hiperexcitabilidade neuronal nos animais Gcdh -/--Lis que pode, pelo menos em parte, estar relacionada com a diminuição nos níveis corticais de GABA pela diminuição da enzima GAD e pelo aumento da liberação de glutamato em relação ao GABA em situações de despolarização neuronal. Observamos também uma mudança no perfil de oscilações corticais que pode estar associada às alterações neurológicas e epileptogênese em AGI. Mecanismos eletrofisiológicos e moleculares envolvidos na epileptogênese dos animais Gcdh-/-- Lis estão em andamento. / Glutaric acidemia type I (GAI) is an inherited metabolic caused by mutations in the gene encoding glutaryl-CoA dehydrogenase (GCDH). Symptoms appear from 6 months to 3 years of age and are characterized by progressive dystonia, dyskinesia, neurological deficit, macrocephaly and recurrent seizures. An important experimental model with features and biochemical phenotype very similar to GAI in humans is the GCDH knockout mice under lysine overload special diet (Gcdh -/--Lis). Studies have shown an imbalance of excitatory and inhibitory neurotransmission in CNS, decreased reuptake of glutamate, and Na + K + ATPase pump activity and glutamic acid decarboxylase (GAD) inhibition in animal models and patients with GAI. These changes appear to be attributed to the increase of glutaric, 3-OH-glutaric and glutaconic acids in tissues and body fluids. In this work, we evaluated the development of spontaneous or induced seizures in Gcdh -/--Lis mice and the possible association with changes in glutamate and GABA release pattern in the cerebral cortex. Therefore, firstly we analyze the brain oscillation profile and the presence of spontaneous epileptic seizures and pentylenetetrazol (PTZ) - induced seizures using in vivo electrophysiology (video - EEG). Subsequently, we evaluated, in cortical synaptosomes, the glutamate and GABA release by HPLC and the VGLUT1, vGAT and GAD immunocontents using Western blot. The same experimental approach was conducted in Gcdh-/- mice under normal diet and Gcdh+/+ mice under either normal diet or under lysine overload (control). Our results show that 72 % of Gcdh -/--Lis mice ( 13/18 ) had spontaneous seizures, while no seizures were observed in Gcdh-/-(n = 18) and control (n = 17) groups. In addition there was an increase in severity of PTZ-induced seizures in Gcdh -/--Lis mice when compared to Gcdh-/- and control groups. EEG spectral analysis showed a significant decrease in theta and gamma oscillations with a predominance of slow waves in Gcdh -/--Lis mice (n = 9) when compared to Gcdh-/- (n = 5) and control (n = 15) groups. The release of glutamate and GABA before and after depolarization was significantly lower in cortical synaptosome preparations from Gcdh -/- and Gcdh -/--Lis mice when compared with control group (p<0.05). However, the percentage of glutamate released after depolarization increased significantly in Gcdh -/--Lis mice when compared with other groups (p<0.05), with no increase in percentage of GABA release post-depolarization. This reduction in GABA release was associated with a decreased immunocontent of GAD in cortical synaptosomes from Gcdh -/--Lis. However, the immunocontent of vesicular glutamate and GABA transporter (VGLUT1 and vGAT) were similar in all groups. Our results show that Gcdh -/--Lis mice exhibited neuronal hyperexcitability that can be, at least in part, related to reduced levels of GABA in cerebral cortex induced by decreased in the GAD immunocontent and the increased glutamate release during neuronal depolarization. We also observed a change in the cortical oscillation profile that can be associated with neurological abnormalities and epileptogenesis in AGI. Electrophysiological and molecular mechanisms underlying epileptogenesis in Gcdh -/--Lis mice are under investigation.

A deficiência da desidrogenase das acilas-CoA de cadeia curta / ramificada (SBCAD), também conhecida como deficiência da 2-metilbutiril-CoA desidrogenase, é uma doença de herança autossômica recessiva que afeta o catabolismo da isoleucina. Este distúrbio é bioquimicamente caracterizado pelo acúmulo tecidual e elevada excreção urinária do ácido 2-metilbutírico (2MB) e da 2-metilbutirilglicina (2MBG), além da 2-metilbutirilcarnitina. Apesar de a doença apresentar predominantemente sintomas neurológicos, tais como retardo mental, convulsões e letargia, e imagens de ressonância magnética evidenciarem dano cortical, a fisiopatologia desse distúrbio ainda não foi estudada. Portanto, o presente estudo teve como objetivo investigar os efeitos in vitro do 2MB e da 2MBG sobre importantes parâmetros de estresse oxidativo em córtex cerebral de ratos jovens. Para tanto, foram preparados sobrenadantes de córtex cerebral, os quais foram incubados na ausência ou na presença dos metabólitos em concentrações que variaram de 0,1 a 5 mM por 1 h a 37° C. Após a incubação, alíquotas foram retiradas para a avaliação dos parâmetros bioquímicos. Nossos resultados mostram que a 2MBG, mas não o 2MB, aumentou as substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBA-RS), sugerindo indução de peroxidação lipídica. A 2MBG também causou oxidação de grupamentos sulfidrilas e reduziu as concentrações de glutationa (GSH), refletindo uma diminuição das defesas antioxidantes, enquanto o 2MB não alterou esses parâmetros. Por outro lado, o 2MB e a 2MBG não alteraram a formação de carbonilas. Além disso, foi verificado que o aumento nos níveis de TBA-RS e a redução nas concentrações de GSH causados por 2MBG foram prevenidos por antioxidantes, indicando que espécies reativas estavam envolvidas nesses efeitos. Ainda foi demonstrado que a redução dos níveis de GSH provocada pela 2MBG não foi devido a uma ação oxidativa direta do metabólito, pois este não alterou o conteúdo de grupamentos tióis de uma solução comercial de GSH na ausência de tecido cerebral. Finalmente, visto que a produção de óxido nítrico não foi alterada por estes metabólitos, presume-se que espécies reativas de oxigênio estejam principalmente envolvidas nos efeitos mediados pela 2MBG. Os resultados sugerem que a 2MBG induz dano oxidativo lipídico e reduz as defesas antioxidantes não-enzimáticas em cérebro de ratos pelo aumento na geração de espécies reativas de oxigênio. Portanto, o estresse oxidativo induzido pela 2MBG pode estar envolvido, pelo menos em parte, na fisiopatologia da disfunção neurológica encontrada nos pacientes afetados pela deficiência da SBCAD. / Short/branched-chain acyl-CoA dehydrogenase (SBCAD) deficiency, also known as 2-methylbutyryl-CoA dehydrogenase deficiency, is an autosomal recessive disorder of isoleucine metabolism. This disorder is biochemically characterized by high tissue accumulation and urinary excretion of 2-methylbutyrylglycine (2MBG) and 2-methylbutyric acid (2MB), as well as 2-methylbutyrylcarnitine. Although patients present predominantly neurological symptoms, such as mental retardation, seizures and lethargy, and magnetic resonance imaging reveals cortical damage, the pathophysiology of this disorder has not been studied. Therefore, this study aimed to investigate the in vitro effects of 2MB and 2MBG on important parameters of oxidative stress in cerebral cortex of young rats. Cortical supernatants were incubated in the absence or in the presence of the metabolites at concentrations ranging from 0.1 to 5 mM for 1 h at 37° C. Our results show that 2MBG, but not 2MB, increased thiobarbituric acid-reactive substances (TBA-RS), suggesting induction of lipid peroxidation. 2MBG also induced oxidation of sulfhydryl groups and reduced the concentrations of glutathione (GSH), reflecting a decrease of non enzymatic antioxidant defenses, whereas 2MB did not alter these parameters. In contrast, 2MB and 2MBG did not alter carbonyl formation. In addition, increased levels of TBA-RS and reduction of GSH levels induced by 2MBG were prevented by antioxidants, indicating that reactive species were involved in these effects. Furthermore, the reduction of GSH levels induced by 2MBG were not due to a direct oxidative action, since this metabolite did not alter the sulfhydryl content from a commercial solution of GSH in the absence of cerebral tissue. Finally, since nitric oxide production was not altered by these metabolites, it is presumed that reactive oxygen species possibly underlay 2MBG effects. The results suggest that 2MBG induces lipid oxidative damage and reduces non enzymatic antioxidant defenses in rat brain mediated by generation of reactive oxygen species. We can therefore assume that oxidative stress induced by 2MBG is involved, at least in part, in the pathophysiology of neurological dysfunction found in patients affected by SBCAD deficiency.

A cisteamina (CSH) é um aminotiol redutor formado a partir da via catabólica da coenzima A e é precursora da taurina, um aminoácido abundante no encéfalo e que possui propriedades antioxidantes. A CSH é uma droga depletora de cistina e, quando utilizada precocemente no tratamento da cistinose, retarda a evolução da doença. A cistinose é uma doença metabólica causada pela deficiência do transportador lisossomal de cistina levando à formação de cristais de cistina em diversos órgãos e tecidos, incluindo o sistema nervoso central. Estudos realizados com fibroblastos de pacientes cistinóticos e com células tubulares renais sobrecarregadas com cistina dimetil éster (CDME), um análogo da cistina utilizado para estudar a patogênese da cistinose, sugerem que a apoptose está aumentada nesta doença. Considerando que o estresse oxidativo é um conhecido indutor de apoptose, o objetivo inicial deste estudo foi investigar um possível efeito antioxidante da CSH sobre vários parâmetros de estresse oxidativo em córtex cerebral de ratos jovens. Para os experimentos in vitro, foram utilizados ratos Wistar de 22 dias não tratados e a CSH foi testada nas concentrações finais de 0,25 a 1,0 mM. Os resultados mostraram que a CSH reduziu a lipoperoxidação (LPO), a oxidação do 2′,7′-dihidrodiclorofluoresceina (DCFH), a carbonilação protéica e a atividade da catalase (CAT); e aumentou a atividade da glutationa peroxidase (GSH-Px). No tratamento agudo, ratos de 22 dias de vida receberam três injeções subcutâneas de CSH (0,26 μmol/g de peso corporal), com intervalo de 3 h entre elas e foram mortos 1 h após a última injeção. Os ratos do grupo controle receberam o mesmo volume de solução salina. A CSH reduziu a LPO e a atividade da GSH-Px; e aumentou a carbonilação protéica e a atividade da CAT. A próxima etapa da investigação foi verificar os efeitos da co-administração de CSH sobre os mesmos parâmetros de estresse oxidativo estudados anteriormente em córtex cerebral de ratos submetidos a um modelo experimental de cistinose por administração crônica de CDME. Os animais receberam duas injeções diárias intraperitoneais de CDME (1,6 μmol/g de peso corporal) e/ou subcutâneas de CSH (0,26 μmol/g de peso corporal) do 16º ao 20º dia de vida. Os ratos foram mortos no 21º dia de vida, metade 1 h depois da última injeção e os outros 12 h após a última injeção. O CDME induziu a LPO, a carbonilação protéica e estimulou a atividade das enzimas superóxido dismutase (SOD), GSH-Px e CAT. O CDME diminuiu a relação tióis/dissulfetos. Por sua vez, a co-administração de CSH restabeleceu o equilíbrio redox e preveniu o estresse oxidativo induzido pela administração de CDME. Quando analisados em conjunto, os resultados sugerem que a CSH, além de ser uma droga depletora de cistina intralisossomal, pode ser um seqüestrador de radicais livres, reduzindo a lesão celular por apoptose. Se estes efeitos também ocorrerem nos pacientes cistinóticos, a CSH também pode retardar a evolução da cistinose pelo seu efeito antioxidante. / Cysteamine (CSH) is a reducing aminothiol generated from the coenzyme A catabolic pathway and is the main source of taurine, an abundant amino acid in the brain with antioxidant properties. CSH is a cystine-depleting drug and when used earlier in the treatment of cystinosis, extends life of affected patients. Cystinosis is a metabolic disease caused by deficiency of the lysosomal cystine carrier leading to the formation of cystine cristals in many organs and tissues, including central nervous system. Studies performed in fibroblasts of cystinotic patients and in kidney cells loaded with cystine dimethyl ester, a cystine analog used for studying the pathogenesis of cystinosis, suggest that apoptosis is enhanced in this disease. Considering that oxidative stress is a known apoptosis inducer, the first objective of this study was to investigate a possible antioxidant effect of CSH on several parameters of oxidative stress in the brain of young rats. For the in vitro experiments, non-treated 22-dayold rats were used and CSH was added to the assay at 0.25 to 1.0 mM final concentrations. Results showed that CSH reduced lipoperoxidation (LPO), 2′,7′-dihydrodichlorofluorescein oxidation (DCFH), carbonyl content of proteins and catalase (CAT) activity, and increased glutathione peroxidase activity (GSH-Px). In the acute treatment, 22-day-old rats received three subcutaneous injections of CSH (0.26 μmol/g body weight) at 3 h intervals and were sacrificed 1 h after the last injection. In the control group, rats received the same volumes of 0.85% NaCl. Cysteamine decreased LPO and GSH-Px activity, and increased the carbonyl content of proteins and CAT activity. The next step of this investigation was to verify the effects of CSH co-administration in the same oxidative stress parameters studied before, in cerebral cortex of rats submitted to an experimental model of cystinosis. The animals were injected intraperitoneously twice a day with 1.6 mol/g body weight cystine dimethylester and/or subcutaneously 0.26 mol/g body weight cysteamine from the 16th to the 20th postpartum day. Rats were sacrificed in the 21st day, half 1 h after the last injections, and the others 12 h after the last injection. CDME induced LPO, protein carbonylation, and stimulated superoxide dismutase (SOD), GSH-Px and CAT activities. CDME significantly decreased thiol/disulfide ratio. CSH co-administration restored the redox status and prevented the oxidative stress induced by CDME administration. Taken together, the results suggest that CSH act not only as an intralysosomal cystine-depleting drug but also as a scavenger of free radicals, reducing cell damage by apoptosis. If these effects also occur on cystinotic patients, the antioxidant effect of CSH may contribute to retard the evolution of the disease.

Este trabalho propõe uma metodologia onde usamos experimentos numéricos para determinar os parâmetros de um modelo neural mais simples e, a partir deste modelo assim ajustado, tentamos estudar suas propriedades dinâmicas com a intenção de achar leis mais gerais que possam ser aplicadas a modelos mais complexos. Para este fim, os experimentos que medem a resistência, a corrente de reobase do neurônio e o decaimento do potencial de SAG se apresentam como bons candidatos para ajustar os parâmetros do modelo a dados experimentais, onde a consistência desse ajuste pode ser testada usando tanto o experimento de ressonância do potencial da membrana, como a frequência de oscilações subliminares induzidas por ruído, comparando os resultados obtidos com resultados experimentais. / This work proposes a methodology where we use numerical experiments to determine the parameters of a simple neural model, and from this model thus adjusted, try to study its dynamic properties with the intention of nding the most general laws that can be applied to more complex models. To this end, experiments measuring resistance, rheobase current and the SAG potential decay are good candidates to adjust the parameters of the model to experimental data, where the consistency of the adjustment can be tested using both the experiment of resonance membrane potential and the frequency of subthreshold oscillations induced by noise, by comparing the results with experimental results.

O exercício físico moderado e regular é considerado uma estratégia neuroprotetorapromissora.Os mecanismos pelos quais o exercício físico altera a função cerebral não foram completamente esclarecidos. Recentemente, nosso grupo demonstrou que o exercício físico alterou a atividade de enzimas relacionadas à acetilação de histonas, Histona Acetiltransferase (HAT) eHistona Desacetilase (HDAC), em hipocampo de ratos Wistar, o que pode estar relacionado às propriedades neuroprotetoraslevando ao remodelamento da cromatina. Nossa hipótese de trabalho é de que o exercício físico moderado em esteira ergométrica altera a atividade destas enzimas em diferentes estruturas cerebrais. O objetivo do estudo foi investigar o efeito do exercício agudo (sessão única) e crônico (duas semanas) sobre a atividade da HAT eda HDAC em estriado e córtex frontal de ratos. Ratos Wistar machos adultos foram distribuídos em um grupo não-exercitado (sedentário) e grupos exercitados em esteira ergométrica, utilizando diferentes protocolos: sessão única de exercício (corrida de 20 minutos) e treinamento crônico de exercício (corrida de 20 minutos, uma vez por dia, durante duas semanas). Os efeitos do exercício na atividade da HAT e HDAC foram determinados imediatamente e 1 h após a sessão única ou após a última sessão do treinamento crônico de exercício. A sessão única de exercício aumentou a atividade da HAT em córtex frontal de ratos 1 h após o exercício. O protocolo crônico de exercício reduziu a atividade da HDACno córtex frontal imediatamente e 1 h após a última sessão de treino. No estriado, o protocolo crônico de exercício aumentou a atividade da HAT e diminuiu a atividade da HDAC imediatamente após o treino.O exercício físico alterou a atividade das enzimas Histona HAT e HDAC,sugerindo um estado de hiperacetilação de histonas em córtex e estriado de ratos Wistar e assim é possível inferir que altere o estado conformacional dacromatina. / There is abundant evidence that the practice of regular physical activity modulates different brain functions. The neuroprotective properties of physical exercise have been widely described;howeverits mechanism of action is not yet fully elucidated. Recently, we demonstrated that the exercise was able to alter the activity of enzymes histone acetyltransferase (HAT) and histone deacetylase (HDAC) in hippocampus from Wistar rats. Our working hypothesis was that theexercise would result in changes on HAT and HDAC activities in different brain areas.The aim of this study was to investigate the effect of different protocols of treadmill running on the global activity of the enzymes HAT and HDAC in frontal cortex and striatum of rats.Male Wistar rats were randomly distributed in sedentary and exercised groups. The animals were submitted to exercise were divided into different groups: sedentary, single bout of exercise (running 20 min) and chronic exercise protocol (running once daily for 20 min, for 2 weeks).The effects of exercise on the activity of HAT and HDAC were measured immediately and 1 h after a single session or after the last session of chronic exercise protocol using specific ELISA kits. The single session of exercise increased the HAT activity in the frontal cortex of rats 1 h after exercise.The protocol of chronic exercise reduced the activity of HDAC immediately and 1 h after the last training session in the frontal cortex. In the striatum, the chronic exercise protocol increased the activity of HAT and decreased HDAC activity. Our exercise protocol modified the activity of both enzymes HAT and HDAC in cortex and striatum of rats, suggesting a state of hyperacetylation of histones.

O glutamato, quando em altas concentrações na fenda sináptica, é excitotóxico, podendo levar à morte celular devido à hiper-estimulação de seus receptores. Seu efeito neurotóxico tem sido relacionado a várias doenças agudas e crônicas do SNC, tais como isquemia, epilepsia, Alzheimer e Parkinson. A manutenção dos níveis de glutamato abaixo de seus níveis excitotóxicos é realizada através de um mecanismo de transporte de alta afinidade dependente de sódio. Os principais transportadores de glutamato, GLAST e GLT-1, estão presentes nos astrócitos. Alguns estudos demonstram que a captação de glutamato parece variar de acordo com o período de desenvolvimento e envelhecimento; entretanto, poucos estudos avaliam este parâmetro em animais imaturos, maduros e velhos utilizando uma única metodologia. Neste trabalho, nós traçamos um perfil ontogenético da captação de glutamato in vitro, durante o desenvolvimento e envelhecimento, usando fatias de estriado, hipocampo e córtex de ratos com 10, 21 e 60 dias, 15 e 26 meses. Também analisamos se a captação de glutamato era sensível à presença de guanosina. Em todas as estruturas a captação de glutamato foi maior em animais jovens decaindo então, até ratos velhos (15 meses) em estriado e hipocampo ou ratos adultos jovens (60 dias) em córtex. Em estriado e hipocampo observamos um aumento parcial e total, respectivamente, na captação em ratos muito velhos (26 meses). O efeito da guanosina parece ser idade e estrutura dependentes, visto que a mesma aumentou a captação basal de glutamato somente em fatias de córtex de ratos de 10 dias. A diminuição da captação de glutamato observada em animais com 15 meses em estriado e hipocampo pode estar relacionada às diversas desordens neurodegenerativas que ocorrem em idosos, e a recuperação deste parâmetro em ratos muito velhos (26 II meses), tanto parcial como total, parece ser um mecanismo de adaptação compensatório que pode estar ocorrendo durante o processo de envelhecimento.

Submitted by Ramon Santana (ramon.souza@ufpe.br) on 2015-03-13T19:49:52Z No. of bitstreams: 2 DISSERTAÇÃO Giselle Machado M. Moreno .pdf: 1689109 bytes, checksum: 2d05742bbd9d111da0b3253b85d9846c (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-13T19:49:53Z (GMT). No. of bitstreams: 2 DISSERTAÇÃO Giselle Machado M. Moreno .pdf: 1689109 bytes, checksum: 2d05742bbd9d111da0b3253b85d9846c (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Previous issue date: 2014-03-07 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cientìfico e Tecnológico – CNPq / A estimulação transcraniana por corrente contínua (ETCC) consiste na aplicação de corrente direta de baixa intensidade através do crânio e tem se mostrado eficaz no tratamento de diversas desordens neurológicas e psiquiátricas. Dentre as técnicas de estimulação do sistema nervoso central a ETCC ocupa posição de destaque por ser capaz de modular a excitabilidade cortical com vantagens como: não ser invasiva, ser indolor, de baixo custo, fácil uso e fácil mascaramento na realização de estudos. No entanto, apesar de extensas pesquisas sobre os efeitos da ETCC em diversos estados patológicos, seus mecanismos básicos de ação permanecem desconhecidos. Partindo do entendimento do grande envolvimento glial e de moléculas envolvidas no crescimento axonal na dinâmica de funcionamento das sinapses e excitabilidade cortical, o objetivo deste estudo foi verificar os efeitos da ETCC anódica sobre parâmetros celulares e moleculares relacionados à plasticidade sináptica. Foram utilizados 20 ratos Wistar machos adultos, divididos aleatoriamente em dois grupos: (i) ETCC ativa anódica (E), e (ii) ETCC fictícia, sham (S). Os animais receberam ETCC anódica com intensidade de corrente igual a 400 μA, durante 10 minutos por dia, durante cinco dias consecutivos. Após o tratamento foi feita análise imunohistoquímica para reatividade microglial (Iba1) e astrocitária (GFAP), foram investigadas possíveis alterações teciduais estruturais (HE) e degeneração neuronal (FJC), bem como quantificação da expressão da proteína associada ao crescimento axonal, GAP-43. Os ratos do grupo E apresentaram aumento de ~90% na expressão da proteína GAP-43 em homogenados de todo o córtex cerebral (p = 0.032) e na reatividade microglial por uma extensa área cortical em torno da região estimulada, quando comparados ao grupo S. Não foram observadas alterações anatomopatológicas no tecido nem sinais de astrogliose ou neurodegeneração no córtex cerebral dos animais que receberam ETCC. Conclui-se que os parâmetros de estimulação utilizados no presente estudo são capazes de induzir alterações moleculares e celulares no córtex cerebral de animais saudáveis, na ausência de injúria ao tecido nervoso. É possível que tais efeitos estejam envolvidos em algumas das ações da ETCC sobre a plasticidade sináptica e excitabilidade cortical.