O fipronil, um inseticida e acaricida de amplo espectro de ação, atua como bloqueador dos canais de cloreto acoplados aos receptores GABA (GABA-Cls) e aos receptores glutamatérgicos (GluCls), estes últimos são alvo inseto-específico não presente nos vertebrados. O fipronil é utilizado na agricultura, medicina veterinária e saúde publica no combate a vetores de doenças. Comercialmente conhecido pelas marcas Frontline® (uso veterinário) e Regent 800 WG® (uso agrícola), esse inseticida, além de atuar sobre sistema nervoso central, atua, ainda, em organismos não-alvo como desregulador endócrino, podendo causar prejuízos nos sistemas reprodutor, nervoso e imunológico, por gerações. Assim, o presente estudo buscou investigar os efeitos da exposição pré-natal ao fipronil na geração F1 de ratas Wistar. Quarenta ratas virgens, Wistar, adultas (a partir de 90 dias de vida), foram acasaladas e separadas em quatro grupos: três experimentais, que receberam: 0,1, 1,0 e 10,0 mg/Kg de peso de fipronil; e o grupo controle, que recebeu água (1 mL/Kg de peso), via gavagem, do 6º ao 20º dia de gestação (n = 10 animais por grupo). O estudo foi então dividido em três partes: 1) estudos sobre a toxicidade materna e o comportamento maternal dessas ratas no 5º dia pós-nascimento (DPN5); 2) avaliação do desenvolvimento físico e reflexológico da geração F1, desde o dia de seu nascimento (DPN0) até o DPN35; e 3) avaliações comportamentais e de necropsia dos filhotes na idade adulta. O tratamento pré-natal com fipronil causou leve toxicidade materna na maior dose, apenas na segunda semana de gestação, caracterizada pela redução do consumo de ração (p<0,01), porém, essa redução não causou prejuízos no desempenho reprodutivo dessas ratas quando comparadas ao grupo controle. Além disso, o tratamento do fipronil mostrou leve melhoria do comportamento maternal, onde as ratas que receberam as doses de 1,0 e 10,0 mg/Kg apresentaram aumento do tempo de lambedura em seus filhotes (p<0,05), enquanto a maior dose agrupou toda a ninhada mais rapidamente (p<0,05) quando comparadas ao grupo controle. Na infância, não foram observadas alterações significantes nos parâmetros do desenvolvimento físicos da prole, porém os filhotes que estiveram expostos à menor dose durante o período gestacional, apresentaram retardo para o desenvolvimento do reflexo de geotaxia negativa, tanto machos (p<0,01), quanto fêmeas (p<0,05). A análise do desenvolvimento motor desses filhotes, constatou alterações nos perfis da atividade geral em campo aberto, observados por sete dias consecutivos, nos grupos de 0,1 e 1,0 mg/Kg, tanto na prole feminina, quanto na prole masculina. Na idade adulta, as proles de ratas tratadas com fipronil, tanto masculina, quanto feminina, apresentaram alterações comportamentais, indicando aumento de ansiedade e alterações no tempo de interação social. A prole masculina apresentou ainda, alteração na motivação sexual sem prejudicar a eficiência copulatória e a prole feminina apresentou alterações no ciclo estral, sem prejudicar o desempenho copulatório, ambos na menor dose de exposição pré-natal. Apesar das alterações comportamentais, a necropsia não mostrou alterações anatômicas nos órgãos desses animais. Assim, esses resultados sugerem que a exposição ao fipronil na gestação causou alterações na geração F1, sendo proposto o envolvimento do sistema endócrino regulado pelo sistema GABAérgico. / Fipronil, a broad spectrum action insecticide and acaricide, acts blocking GABA-regulated chloride channels and Glutamate-gated chloride channels, which is a specific insect target not present on vertebrates. It is used in crops, veterinarian medicine and public health against disease vectors. Commercially known as Frontline® (vet) and Regent 800 WG® (crops), it acts on the central nervous system and on non-target organisms as an endocrine disruptor causing impairment on reproductive, nervous and immunological system, through generations. Thus, this study investigated effects of prenatal exposition to fipronil in Wistar rats offspring. Forty adult Wistar rats (90 days old) were matted and separated into four groups: three experimental, that received 0.1, 1.0, and 10.0 mg/Kg (bw) of fipronil; and the control group, that received water (1 mL/Kg bw), through gavage from the 6th to 20th pregnancy day (n=10 animals per group). The study was divided into three sections: 1) maternal toxicity and maternal behavior evaluations; 2) physical end reflexological development of F1 generation, since day of birth until the 35th day of life; and 3) behavior and necropsy evaluation of the adult offspring. The fipronil prenatal treatment caused slight maternal toxicity in the highest dose on the second pregnancy week, by the reduction of food intake (p<0,01), although, these reduction did not caused reproductive performance impairment, compared to the control group. Furthermore, the fipronil treatment showed slight increase of maternal behavior in rats treated with 1.0 and 10.0 mg/Kg. Both groups showed increased pup-grooming time (p<0,05), and the highest dose, grouped theirs pups earlier than the control group (p<0,05). No alterations were observed in the offspring physical development, however, the lowest dose exposed offspring showed delay on geotaxis reflex development, in both male (p<0,01) and female offspring (p<0,05). The motor development assessment, of the 0.1 and 1.0 mg/Kg dose offspring, showed variation on motor activity profile on the open field arena, observed for seven consecutive days. In the adulthood, the treated offspring, male and female, showed behavior changes denoting anxiety increase and social behavior alterations. Furthermore, in the lower dose, male offspring showed decrease on sexual motivation without interfering on copulatory efficiency and the female offspring showed estrus cycle deregulation without interfering on lordosis performance. Despite behavior alterations, there were no anatomic alterations in these animals\' organs. Therefore, these results suggest that the prenatal exposition to fipronil caused alterations on F1 generation, being proposed involvement of the endocrine system controlled by GABAeregciystem.

Lopes, Marcel Adriano. Efeitos do clonazepam sobre as respostas defensivas medidas em ratos submetidos ao labirinto em T elevado. 2010. 83f. Dissertação (mestrado) - Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto - Universidade de São Paulo - Ribeirão Preto, 2010. O labirinto em T elevado (LTE) é um modelo etológico, que evoca comportamentos defensivos correlacionados com o transtorno de ansiedade generalizada (esquiva inibitória) e o transtorno do pânico (fuga). Apesar da validação farmacológica da tarefa de esquiva inibitória deste modelo estar bem estabelecida, algumas questões em relação à tarefa de fuga não estão claras. Resultados prévios da literatura mostram que drogas clinicamente eficazes no tratamento do transtorno do pânico, como antidepressivos tricíclicos (ex: imipramina e clomipramina) e inibidores seletivos da recaptação de serotonina (ex: fluoxetina e escitalopram), aumentam a latência de fuga no LTE, sugerindo efeito do tipo panicolítico. Entretanto, em relação aos benzodiazepínicos de alta potência, também amplamente utilizados na clínica para o tratamento do transtorno do pânico, os dados em relação ao LTE permanecem desconhecidos. Sendo assim, o presente trabalho teve como objetivo investigar o efeito da administração aguda ou repetida (7 ou 14 dias) de clonazepam em ratos submetidos ao LTE. Dada a importância da substância cinzenta periaquedutal dorsal (SCPD) na gênese do transtorno do pânico, verificamos se o efeito da administração aguda de clonazepam no LTE era bloqueado pela administração prévia intra-SCPD do antagonista de receptores BZD flumazenil. Nossos resultados mostram que o tratamento agudo com clonazepam diminuiu as latências de esquiva inibitória e aumentou as latências de fuga do braço aberto, indicativo de efeito ansiolítico e panicolítico, respectivamente. Já a administração repetida deste mesmo benzodiazepínico, seja por 7 ou 14 dias, diminuiu as latências de esquiva inibitória, sem alterar as respostas de fuga. A administração intra-SCPD do antagonista de receptores benzodiazepínicos flumazenil não bloqueou o efeito da administração aguda de clonazepam sobre as respostas defensivas medidas no LTE. Os resultados do presente estudo mostram ainda que o efeito do clonazepam sobre a resposta de fuga é dependente da maneira pela qual a aquisição da resposta de esquiva inibitória é realizada, ou seja, o tratamento agudo com clonazepam foi capaz de alterar esta resposta somente quando a esquiva inibitória foi realizada com 6 tentativas. Em suma, nossos dados mostram que a administração aguda de clonazepam promove efeito panicolítico e ansiolítico no LTE. No entanto, deve ser ressaltado que o efeito panicolítico do clonazepam foi apenas observado após a introdução de uma mudança metodológica no teste do LTE. De uma maneira geral, os resultados obtidos sustentam a associação entre o comportamento de fuga e ataques de pânico. / Lopes, Marcel Adriano. Effect of clonazepam on the defensive responses measured in rats tested in the elevated T maze. 2010. 83f. Dissertação (mestrado) - Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto - Universidade de São Paulo - Ribeirão Preto, 2010. The elevated T maze (ETM) is an ethological model that generates in rats defensive behaviors in rats which have been associated with generalized anxiety (inhibitory avoidance) and panic (escape) disorders. A wealth of evidence in the literature supports the validity of the ETM inhibitory avoidance task for detecting the effects of generalized anxiety-effective drugs. However, the effect of panic-effective drugs on escape performance has not been fully investigated yet. Previous studies showed that panic-ameliorating drugs such as tricyclic antidepressants (e.g. imipramine and clomipramine) and selective serotonin reuptake inhibitors (e.g. fluoxetine and escitalopram), increase escape latencies in the ETM, suggesting a panicolytic-like effect. The effect of high-potency benzodiazepines agonists such as clonazepam and alprazolam, also widely used for the treatment of panic disorder, remains unknown. In this study we investigated the effect of acute or repeated administration (7 or 14 days) of clonazepam in rats submitted to the ETM. Given the attributed importance of the dorsal periaqueductal gray matter (dPAG) in the genesis/regulation of panic disorder, we also investigated whether the effects caused by the acute administration of clonazepam in ETM can be blocked by prior intra-dPAG administration of the BZD receptor antagonist flumazenil. Our results showed that acute treatment with clonazepam impaired inhibitory avoidance acquisition and increased escape latencies, suggesting anxiolytic and panicolytic effects, respectively. Repeated administration of clonazepam, either for 7 or 14 days, also impaired inhibitory avoidance acquisition, but did affect escape expression. Intra-dPAG injection of flumazenil did not block the effect of clonazepam on the defensive responses measured in ETM. Our results also showed that the effect of clonazepam on the escape response is dependent on the way inhibitory avoidance acquisition is measured, i.e. the drug anti-escape effect was only observed in group of animals that had 6 but not 3 trials to acquire inhibitory avoidance. Altogether, our data show that clonazepam causes both anxiolytic and panicolytic effects on ETM, in accordance to its therapeutic profile. However, it should be emphasized that the panicolytic effect of clonazepam was only observed after the introduction of a methodological modification in the ETM test protocol. Overall, our findings support the proposed association between escape behavior and panic attacks.

As reações incondicionadas de defesa observadas em mamíferos são organizadas pelo Sistema Encefálico de Aversão (SEA), composto, entre outras estruturas, pela substância cinzenta periaquedutal dorsal (SCPd) e o colículo inferior (CI). Tem sido proposto que o CI seja parte do circuito sensoriomotor para os estímulos auditivos de natureza aversiva e a SCPd como a principal via de saída (output) do SEA para a elaboração de comportamentos defensivos. Ambas as estruturas são reguladas tonicamente pelo neurotransmissor inibitório ácido gama-aminobutírico (GABA). Este trabalho aborda a mediação química GABA/Benzodiazepínica (BZD) do processamento da informação aversiva no CI e das respostas de medo elaboradas pela SCPd. Grupos independentes de animais submetidos ao implante de quimitrodos (eletrodos acoplados a cânulas-guia para injeção de drogas) foram usados para avaliar no CI e SCPd os efeitos de injeções locais de muscimol (agonista de receptores GABA-A), semicarbazida (inibidor da síntese da enzima precursora do GABA descarboxilase do ácido glutâmico) ou midazolam (agonista BZD). Foram registrados potenciais evocados auditivos (PEA) no CI como medida eletrofisiológica da ativação neuronial, além da determinação dos limiares de congelamento e fuga, com o procedimento de estimulação elétrica (EE), tanto do CI quanto da SCPd. A mesma abordagem farmacológica com injeções de drogas intra-CI foi empregada em animais submetidos ao teste do Labirinto em Cruz Elevado (LCE), um modelo animal tradicional de ansiedade. Adicionalmente, investigou-se a participação de ambas as estruturas na expressão do comportamento de desligar uma luz de intensidade aversiva em um novo teste de medo incondicionado (Light Switch Off Test; LSOT) recentemente proposto pelo nosso grupo. Encontramos uma clara segregação funcional entre a porção dorsal e ventral do CI, sendo a última envolvida nos comportamentos defensivos. Mecanismos GABAérgicos em ambas as estruturas influenciam a amplitude do PEA e o congelamento pós-fuga da EE, sugerindo uma relação funcional entre as duas estruturas. Já no LSOT, os resultados indicam o envolvimento de mecanismos GABAérgicos do vCI, mas não da SCPd, na modulação da resposta incondicionada à luz em ratos. Os resultados obtidos permitem ampliar o conhecimento atual sobre a neurobiologia dos estados de medo e ansiedade, em uma abordagem integrada dos mecanismos de processamento das informações sensoriais e da expressão de reações de defesa. / Unconditioned defense reactions observed in mammals are organized by the Brain Aversive System, comprising, among other structures, the dorsal periaqueductal gray matter (dPAG) and the inferior colliculus (IC). It has been proposed that the IC is part of the sensorimotor circuitry that processes aversive auditory information and the dPAG is considered the main neural substrate for the expression of defensive behaviors. Both structures are tonically regulated by the inhibitory neurotransmitter gamma-aminobutyric acid (GABA). This work addresses the chemical mediation of GABA/Benzodiazepine (BZD) on aversive information processing in the IC and the elaboration of fear responses by dPAG. Independent groups of animals implanted with chemitrodes (electrodes attached to a guide cannula for drug injection) have been used to evaluate the IC and dPAG regarding the effects of local injections of GABAergic agents (muscimol, semicarbazide, and midazolam). Auditory evoked potentials (AEP) have been recorded in the IC as a measure of electrophysiological neuronal activation, in addition to determining the thresholds of defensive freezing and flight behaviors, using the electrical stimulation (EE) procedure in both IC and dPAG. The same pharmacological regimen of drug injections intra-dPAG and intra-CI have been applied to animals subjected to the elevated plus maze (EPM), a well-known animal model of anxiety, and also to a novel animal test for innate fear (Light Switch Off Test, LSOT) that has been developed and proposed by our group. We found a clear functional segregation between the dorsal and ventral portions of the IC, the latter being the specific collicular substrate of defensive behaviors. GABAergic mechanisms in both structures influence the amplitude of the AEP and post-stimulation freezing of EE, suggesting a functional link between the two structures. In the LSOT, our data indicate the involvement of GABAergic mechanisms of the ICv, but not the dPAG, in the modulation of the unconditioned response to light in rats. These original findings presented here contribute to broaden the current knowledge on the neurobiology of fear and anxiety, in an integrative approach of the mechanisms underlying sensory processing and the expression of defensive behaviors.

La mort cellulaire programmée est un processus essentiel dans le développement du système nerveux central. Les cellules de Purkinje, en culture organotypique de cervelet, meurent si le tissu est prélevé durant la première semaine postnatale. En dehors de cette période critique, elles survivent. Cette mort massive en culture est supposée refléter un processus naturel dans le cervelet immature. Il a été préalablement démontré que le stéroïde de synthèse mifépristone permet de sauver ces neurones de la mort par un mécanisme qui induit leur dépolarisation. Nous montrons que la libération spontanée du neurotransmetteur GABA induit l’activation des récepteurs GABAA, laquelle entraine une décharge à haute fréquence et la mort des cellules de Purkinje. Cette toxicité du GABA est aussi accompagnée d’une libération de calcium intracellulaire. La mifépristone dépolarise le potentiel de membrane des cellules de Purkinje à une valeur supérieure au potentiel d’inversion du chlore, abolissant ainsi toute décharge et les conductances GABAergiques. De plus, le stéroïde exerce son effet neuroprotecteur par l’intermédiaire du BDNF et de l’inhibition de la voie de la MAP-kinase p38. Ces données représentent une piste nouvelle dans la recherche de traitements prévenant la toxicité du GABA dans le cerveau immature. / Programmed cell death is an essential feature of the central nervous system during development. Purkinje cells, in cerebellar organotypic slice cultures, die when tissue is taken from one-week-old animals. Beyond this critical period, they survive. This massive death is supposed to reflect a naturel process occurring in the developing cerebellum. The synthetic steroid mifepristone allows neuron to survive by a mechanism involving depolarization. We show that the spontaneous release of the neurotransmitter GABA induces the activation of GABAA receptors which leads to Purkinje cell firing and death. This GABA toxicity is also accompanied by an intracellular calcium release. Mifepristone depolarizes Purkinje cell membrane potential to a value above chloride reversal potential, thus shunting spiking activity and GABAergic conductance. Moreover, the steroid neuroprotective effect is mediated by the neurotrophic factor BDNF and involves the inhibition of p38 MAP-kinase pathway. Our data provide new insights in the search for treatments preventing GABA toxicity in the developing brain.

Cette étude a été divisée en 2 parties principales. Dans la première partie, nous examinons la relation entre l'activité des sources neuronales et les HFOs observés sur les électrodes intracérébrales. La deuxième partie traite de l'étude des conditions d'observabilité des HFO sur les électrodes du cuir chevelu. Les simulations ont montré que le modèle de champ neuronal proposé est capable de générer des HFOs montrant une forte ressemblance avec les signaux réels dans les deux cas EEG (cuir chevelu) et SEEG (intracérébral). De plus, nous avons pu relier les mécanismes physiopathologiques (GABA dépolarisant, inhibition directe, activité désynchronisée des populations neuronales) aux différentes caractéristiques morphologiques et spectrales des HFOs intracérébrales. Une hypothèse unifiée pour la production des HFOs et des pointes intercritiques est également formulée. Enfin, nous avons réussi à établir les conditions nécessaires sur l'activité temporelle et l'organisation spatiale des sources neuronales pour observer des HFOs sur les électrodes intracérébrales.En ce qui concerne la deuxième partie, la baisse inexpliquée de fréquence dans les HFOs collectées sur les électrodes du cuir chevelu a été abordée. Nous avons constaté que les mécanismes «non oscillatoires» de la génération de HFOs sont à l'origine de la faible fréquence (<200Hz) des HFOs du cuir chevelu et que le rapport signal / bruit (SNR) influe fortement sur la fréquence des oscillations. De plus, nous avons étudié la topographie des HFOs sur les électrodes du cuir chevelu et analysé comment cette topographie est affectée par différents paramètres (étendue spatiale épileptique, SNR, géométrie 3D). Enfin, nous avons montré que les HFOs du cuir chevelu peuvent être utilisés efficacement pour identifier la zone épileptique lorsque le rapport signal sur bruit des signaux enregistrés est suffisamment élevé. Une perspective de ce travail est l'identification non-invasive de la zone épileptique sans la nécessité d'enregistrements intracérébraux pré-chirurgicaux.Pour les deux études (HFO observés sur les électrodes intracérébrales et du cuir chevelu), un logiciel original et convivial a été développé. Ce logiciel a fortement facilité la simulation des signaux dans l'environnement cerveau/électrode virtuel, signaux obtenus en résolvant le problème direct de l’EEG (projection de la contribution électrique des sources neuronales sur les capteurs). / This study was divided into 2 main parts. In the first part, we address the relationship between the activity of neuronal sources and the HFOs observed on intracerebral electrodes. The second part deals with the investigation of observability conditions of HFOs on scalp electrodes. Simulations showed that the proposed neural field model is capable of generating HFOs showing strong resemblance with real signals in both cases EEG (scalp) and SEEG (intracerebral). Moreover, we were able to relate the pathophysiological mechanisms (depolarizing GABA, feedforward inhibition, desynchronized activity of neuronal populations) to different morphological and spectral features of intracerebral HFOs. A unified hypothesis for generation of HFOs and interictal spikes is also formulated. Finally, we managed to establish the necessary conditions about the temporal activity and the spatial organization of neuronal sources and about for HFOs to be observed on intracerebral electrodes. Regarding the second part, the unexplained drop in frequency in the collected HFOs on scalp electrodes was addressed. We found that the “non-oscillatory” mechanisms of the HFO generation is behind the low frequency (<200Hz) in scalp HFOs and that signal to noise ratio (SNR) heavily impacts the frequency of the oscillations. Moreover, we studied the topography of HFOS on scalp electrodes and analyzed how this topography is affected by different parameters (epileptic spatial extent, SNR, 3D geometry). Finally we showed that scalp HFOs can be effectively used to identify the epileptic zone when the SNR of the recorded signals is sufficiently high. A perspective to this work is the non-invasive identification of epileptic zone without the need for presurgical intracerebral recordings. For the purpose of both studies (HFOs observed on intracerebral & scalp electrodes) an original and user-friendly software package was developed. This software strongly facilitated the simulation of signals in the virtual brain/electrode environment obtained by solving the (S)EEG forward problem (projection of the electric contribution of neuronal sources onto electrode contacts).

L’acide γ-aminobutyrique (GABA) est synthétisé par la plante en réponse à des stress abiotiques et biotiques dont l’infection par le pathogène bactérien A. tumefaciens. Des travaux antérieurs ont montré que le GABA induit, chez A. tumefaciens C58, l’expression d’une lactonase BlcC (=AttM) qui inactive ses propres signaux quorum-sensing (QS), donc module le transfert horizontal du plasmide Ti. La protéine périplasmique de liaison (Periplasmic Binding Protein, PBP) Atu2422 et le transporteur ABC Bra sont respectivement impliqués dans la perception et le transport du GABA. L’importation du GABA est nécessaire à l’induction de l’expression de BlcC, donc à la dégradation des signaux QS. Les caractéristiques structurales des récepteurs/senseurs du GABA ne sont connus ni chez les bactéries, ni chez les eucaryotes.Ce travail de doctorat a permis de définir la structure et la fonction de deux senseurs du GABA, les PBPs Atu2422 et Atu4243 d’A. tumefaciens C58.La structure cristalline d’Atu2422 a été résolue en présence de GABA ou d’acides aminés antagonistes de la liaison au GABA comme la proline et l’alanine. L'analyse structurale du site de fixation du ligand d’Atu2422 a permis d’identifier deux résidus clés, Phe77 et Tyr275, respectivement impliqués dans la sélectivité du ligand et la liaison du GABA. L’analyse phénotypique de mutants ponctuels a révélé le rôle crucial de ces deux résidus aminés dans l’interaction entre A. tumefaciens C58 et deux plantes hôtes, tomate et tabac. De plus, ces travaux ont défini les caractéristiques moléculaires d’une sous-famille de PBPs présentes chez différentes protéobacteries interagissant avec des hôtes eucaryotes et capables de fixer le GABA et des acides aminés compétiteurs comme la proline ou l’alanine.Ce travail a également révélé une deuxième PBP (appelée GABA2) impliquée dans la perception et l’importation du GABA chez A. tumefaciens. Cette PBP a été identifiée grâce au séquençage du génome et l’analyse du transcriptome de mutants spontanés, issus d’un mutant-KO atu2422 d’A. tumefaciens C58, mais devenus capables de transporter le GABA. La construction d’un mutant défectif pour la PBP GABA2 a permis d’évaluer son rôle dans la signalisation GABA et l’interaction A. tumefaciens-plante hôte. La structure cristalline de cette PBP en présence de GABA a permis d’identifier les résidus clés impliqués dans la fixation du GABA dont le rôle a été validé par l’analyse de mutations ponctuelles. Enfin, une analyse phylogénétique des orthologues de GABA2 a révélé leur présence au sein de nombreuses protéobactéries pathogènes et symbiotiques interagissant avec les plantes. L’ensemble de ces travaux aboutit à la proposition de deux modèles de référence quant aux mécanismes moléculaires associés à la perception du GABA, médiateur de communications inter-cellulaires et inter-organismes. Ce travail illustre l’association des approches de biologie structurale et de génétique pour la compréhension des interactions plantes-microorganismes. / Γ-aminobutyric acid (GABA) is synthesized by plants in response to abiotic and biotic stresses, including infection with A. tumefaciens. Previous works have revealed that GABA induces the expression of the A. tumefaciens BlcC (=AttM) lactonase, which cleaves quorum-sensing (QS) signals, thus modulates QS-regulated functions such as horizontal transfer of the plasmid Ti. Periplasmic binding protein (PBP) Atu2422 and ABC transporter Bra of A. tumefaciens are involved in GABA transport from plant to A. tumefaciens. The structural characteristics of the receptors/sensors of GABA are still unknown in bacteria or eukaryotes.I have studied two GABA-binding PBPs of A. tumefaciens C58, Atu2422 and Atu4243 by a combination of structural, genetic and functional approaches.The crystal structure of Atu2422 was solved in the presence of GABA and competitive amino acids, such as proline and alanine. Structural analysis of the ligand binding site revealed two key residues, Phe77 and Tyr275, which are involved in the ligand selectivity and GABA binding, respectively. Analysis of two constructed point-mutants confirmed the critical role of these two residues in the interaction between A. tumefaciens C58 and two host plants, tomato and tobacco plants. Using characteristics of the GABA-binding site, a subfamily of GABA-PBPs was identified in Proteobacteria of which most of them interact with eukaryotic hosts.This work also revealed a second PBP (GABA2) involved in the GABA uptake in A. tumefaciens. This PBP was identified by whole-genome sequencing and transcriptomic analysis of two spontaneous mutants, which derived from the atu2422 mutant. A mutant GABA2 was constructed to validate GABA2 involvement in the transport of GABA, degradation of QS signal, conjugal transfer of the plasmid Ti, and aggressiveness of A. tumefaciens. X-ray structure of GABA-liganded PBP GABA2 revealed key-residues required for GABA-binding. Their role in the GABA uptake has been confirmed by analysis of point mutations. A phylogenetic approach showed that all GABA2-related proteins exhibiting these key-residues were clustered in the same PBPs subfamily.This study has contributed to a better understanding of the A. tumefaciens-plant host interaction, and has permitted to determine two GABA binding modes for PBPs.

Fipronil é um inseticida fenilpirazol de amplo espectro, desenvolvido para inibir seletivamente receptores GABA associados a canais de cloreto de insetos; tanto em Medicina Veterinária, como em Agricultura tem sido utilizado para o controle de pragas. Embora vários estudos procurem compreender os mecanismos da toxicidade neuronal dos praguicidas em mamíferos, há poucos relacionados aos efeitos neurocomportamentais. Assim, o presente estudo investigou os efeitos da exposição prolongada de ratos ao fipronil, observando-se alguns comportamentos ligados ao sistema GABAérgico, como atividade no campo aberto, no labirinto em cruz elevado (LCE), bem como na convulsão induzida por picrotoxina e pentilenotetrazol; avaliou-se ainda os níveis cerebrais de alguns neurotransmissores, como GABA, dopamina, noradrenalina, serotonina e seus respectivos metabólitos. Além disso, foram realizadas análises anátomo-histopatológicas em fígado, cérebro e rins dos animais. Ratos Wistar receberam, por via intragástrica (gavage), durante 28 dias um dos seguintes tratamentos: fipronil (0,1; 1,0 ou 10,0 mg/Kg/dia) ou água destilada 1 mL/Kg/dia. Após uma hora da última administração do fipronil ou água destilada, os ratos tiveram seu comportamento avaliado no campo aberto e no LCE com auxílio do sistema computadorizado EthoVision®. Observou-se no campo aberto apenas redução significante do n&ordm; de levantamentos nos animais tratados com 10,0 mg/Kg de fipronil, quando comparados com os ratos do grupo controle. No LCE, a exposição prolongada de ratos ao fipronil nas doses de 1,0 e 10,0 mg/Kg provocou redução na distância percorrida pelos animais e o tempo de permanência dos animais nos braços abertos, além de aumentar o tempo de permanência nos braços fechados. Para o cálculo da dose convulsivante mínima, seguiu-se o mesmo protocolo de tratamento, sendo observada diminuição significante na dose de picrotoxina e de pentilenotetrazol necessária para a indução da convulsão em animais tratados com 10,0 mg/Kg fipronil. A determinação dos níveis de neurotransmissores e seus respectivos metabólitos mostrou aumento dos níveis de dopamina no córtex frontal de ratos tratados com 10,0 mg/Kg de fipronil, redução nos níveis de GABA no striatum de ratos tratados com 1,0 mg/Kg de fipronil. Em relação à serotonina houve aumento de seus níveis no córtex frontal de ratos tratados com 1,0 mg/Kg e seu metabólito, ácido 5 (5HIAA), foi observado redução de seus níveis no córtex frontal de ratos tratados com 0,1 e 1,0 mg/kg p.c. de fipronil. No striatum também houve redução de seus níveis em ratos tratados com 0,1 e 1,0 mg/Kg de fipronil. O estudo anátomo-histopatológico revelou que a exposição prolongada ao fipronil pode causar hepatotoxicidade, caracterizada por aumento dos pesos absoluto e relativo do fígado e tumefação celular de hepatócitos. Em conclusão, os resultados mostraram que a exposição de ratos por 28 dias, via gavage, ao fipronil pode causar efeitos comportamentais relacionados a alterações em sistemas centrais de neurotransmissão e também hepatotoxicidade. / Fipronil is a phenylpyrazole insecticide with broad spectrum, developed to selectively inhibit insect GABA-gated chloride channels; both in Veterinary Medicine, and in Agriculture it has been used for the control of nuisances. Although several studies try to understand the mechanism of neuronal toxicity of pesticide in mammalian, there are few studies related to neurobehavioral effects. Thus, the present study investigated the effects of fipronil long term exposure in rats, being observed some behaviors connected to GABAergic system, as activity in open field, in elevated plus maze (EPM), as well as in the seizures induced by picrotoxinin and pentylenotetrazole. In addition, this study determinated the brain levels of some neurotransmitter as GABA, dopamine, noradrenaline, serotonin and metabolic levels and investigated liver, brain and kidney damage. Wistar rats received by intragastric (gavage) way during 28 days one of this treatment: fipronil (0,1, 1,0 or 10,0 mg/Kg) or distilled water; the rats behavior were evaluated in open field and elevated plus maze apparatus with system computer EthoVision®. There was a significant reduction of rearing in open field in rats treated with 10,0 mg/Kg of fipronil when compared with control rats. In the EPM, there was a decrease of distance moved in open arms and increase of time spent in closed arms to rats treated with 1,0 and 10,0 mg/Kg of fipronil when compared to control. It was still noticed the reduction in the time spent in open arms EPM in rats treated with 1,0 and 10,0 mg/Kg of fipronil when compared to control group. To calculate the minimum convulsant dose, was used the same treatment protocol and it was observed a significant reduction in picrotoxinin and pentylenotetrazole necessary dose to induction of seizure in animals treated with fipronil 10,0 mg/Kg. The level determination of neurotransmitters and their metabolites, it was observed the dopamine increasing in forebrain from fipronil treated rats by 10,0 mg/Kg. GABA levels decreased in fipronil treated rats striatum by 1,0 mg/Kg. Serotonin neurotransmitter was increased in fipronil treated rats forebrain by 1,0 mg/Kg to and its metabolite, 5HIAA, it was observed a levels decrease in fipronil forebrain treated rats by 0,1 e 1,0 mg/kg. There was decrease of 5HIAA levels in fipronil treated rats striatum by 0,1 e 1,0 mg/Kg. According to organ analyses, it was observed dose-response liver damage such as swelling liver cells. In conclusion, the data showed that fipronil administered in rats by 28 days caused behavioral effects related to central neurotransmitter alterations and hepatotoxicity.

O presente trabalho teve por objetivo investigar a variação na secreção de LH em resposta ao tratamento com neurotransmissores, na presença ou não de esteróides gonadais e desta forma gerar informações sobre os mecanismos neuroendócrinos envolvidos na maturação sexual de novilhas da raça Nelore. A concentração de LH foi quantificada por radioimunoensaio e as novilhas ovariectomizadas (OVX) apresentaram maior concentração basal de LH (P&le;0,05), que as novilhas inteiras (INT). A administração de um antagonista gabaérgico (picrotoxina, 0,18 mg/kg, iv, amostras 15 min por 10 h) aos 8, 10, 14 e 17 meses de idade, aumentou (P&le;0,05) a concentração média e área total de secreção de LH nas novilhas INT tratadas aos 14 meses, a área total dos picos e área do maior pico de secreção de LH foi maior (P&le;0,05) nas novilhas OVX aos 14 e 17 meses de idade . A administração de um antagonista dopaminérgico (sulpiride, 0,59 mg/kg, sc, amostras 15 min por 10 h) aos 8, 12 e 16 meses de idade diminuiu (P&le;0,05) a secreção de LH (concentração média, área total, área total dos picos e área do maior pico secreção de LH) nas novilhas OVX aos 8 meses de idade. A administração de um estimulador alfa-adrenérgico (clonidina, 10 µg/kg, iv, amostras 15 min por 4 h) aos 8, 12 e 15 meses de idade, diminuiu (P&le;0,05) o número de picos nas novilhas OVX com 8 meses de idade. A administração do 17&beta;-estradiol (2 µg/kg, iv, amostra 15 min por 3 h, 1 h por 7 h e 3 h por 22 h) aos 10, 13 e 17 meses de idade diminuiu a diferença (P&ge;0,05) entre os grupos OVX e INT em relação ao número de picos, área total de picos, área do maior pico e tempo necessário para acontecer o maior pico. Foi avaliada a secreção de LH da desmama à primeira ovulação em novilhas INT e OVX. A concentração de LH aumentou durante a maturação sexual, tanto nas novilhas INT quanto nas OVX. O número de picos de secreção de LH e amplitude máxima de secreção de LH foi maior (P&le;0,05) nas novilhas OVX com o aproximar da primeira ovulação. Os resultados indicam uma diminuição da sensibilidade do hipotálamo aos esteróides gonadais durante o processo de maturação sexual nas novilhas da raça Nelore e a participação alternada de neurotransmissores, inibindo e estimulando a secreção de LH. Concluímos que, em novilhas pré-púberes da raça Nelore o desenvolvimento da retroalimentação positiva aos esteróides gonadais no hipotálamo foi importante para aumentar a secreção de LH antes da primeira ovulação, com a participação de neurotransmissores estimulando ou inibindo a secreção de LH. / The variation on LH secretion after neurotransmitter administration, on the presence or absence of gonadal steroid, was investigated, generating information about the mechanisms evolved on sexual maturation in Nellore heifers. LH concentration was quantified by RIA. As expected ovariectomized heifers higher basal LH concentration (P&le;0,05) than intact heifers. The picrotoxin administration (GABA antagonist, 0,18 mg/kg, iv, samples 15 min for 10 h) at 8, 10, 14 and 17 months of age increased (P&le;0,05) average concentration and total secretion area on intact treated heifers at 14 months and peak total area and area of highest peal on ovariectomized heifers at 14 and 17 months of age. The dopaminergic antagonist (sulpiride, 0.59 mg/kg, sc, sample 15 min for 10 h) administrated at 8, 12 and 16 months of age decreased (P&le;0,05) LH secretion (average levels, total peak area and area of the highest secretion peak) on ovariectomized heifers at 8 months of age. The administration of an alfa-adrenérgic stimulatory (clonidine 10 µg/kg, iv, samples 15 min for 4 h) at 8, 12 and 15 months of age decreased (P&le;0,05) decreased the number of peaks at 8 months of age. 17&beta;-estradiol administration (2 µg/kg, iv, samples every 15 min for 3 h, every 1 h for 7 h and every 3 h for 22 h) decreased the differences between ovariectomized and intact heifers on number of peaks, total peak area, highest peak area and time to highest peak occurrence. The LH secretion from weaning to first ovulation in non treated intact and ovariectomized heifers was also evaluated. LH concentration increase during sexual maturation in both ovariectomized and intact heifers. The number of peaks, and maximum LH secretion amplitude was higher in ovariectomized heifer closest to first ovulation, when compared to intact heifers. The results suggested a decrease on hipothalamus sensitivity to gonadal steroid during the sexual maturation in Nelore heifer associated with neurotransmitter participation either stimulating or inhibiting LH secretion. It was possible to conclude that the decrease of negative feedback associated with the increase on positive feedback of gonadal steroids over hipothalamus was necessary to increase LH secretion before first ovulation, that was associated with neurotransmitter participation on LH secretion.

A ivermectina é uma lactona macrocíclica utilizada para o tratamento de parasitoses na espécie humana e amplamente empregada em medicina veterinária como endectocida. Em mamíferos, diversas evidências indicam que as lactonas macrocíclicas interagem com canais de cloro mediados pelo ácido gama-aminobutírico (GABA). Sabe-se que o sistema GABAérgico está envolvido com a manifestação do comportamento sexual. Assim, no presente trabalho foram estudados, em ratos, os efeitos da ivermectina na coordenação motora, na motivação e no desempenho sexual de machos, bem como no comportamento sexual de fêmeas; além disso, avaliaram-se os níveis séricos de testosterona e as concentrações de diferentes neurotransmissores e seus metabólitos no hipotálamo e estriado, áreas do sistema nervoso central relacionadas, respectivamente, com o comportamento sexual e atividade motora. No presente estudo foram usadas as doses de 0,2 e 1,0 mg/kg, por via intraperitoneal, de uma formulação comercial de ivermectina; estas doses foram escolhidas considerando que a primeira é a dose usualmente empregada terapeuticamente e a segunda baseada em achados prévios que mostraram interferência no comportamento sexual de ratos machos. Os resultados mostraram que a administração de ivermectina em ratos: promoveu prejuízo na coordenação motora de machos; não interferiu na motivação sexual e na ereção peniana de machos; prejudicou o comportamento sexual de ratas; não alterou o peso relativo dos testículos, epidídimos, próstata e vesícula seminal, porém aumentou o peso relativo do fígado; não alterou o índice gonadossomático de machos, bem como não foram observadas alterações no estudo histopatológico dos diferentes órgãos; reduziu os níveis séricos de testosterona de machos; diminuiu os níveis de GABA hipotalâmico e estriatal, bem como reduziu a atividade dos sistemas serotoninérgico e dopaminérgico hipotalâmicos e, no estriado, reduziu a atividade do sistema dopaminérgico. Os resultados foram discutidos considerando a interferência da ivermectina nos sistemas de neurotransmissores central. / Ivermectin is a macrocyclic lactone used for the treatment of parasitic infections in humans and widely used in veterinary medicine as endectocide. In mammals, a number of evidence indicate that interact with the macrocyclic lactones chloride channels mediated by gamma-aminobutyric acid (GABA). It is known that the GABAergic system is involved in the manifestation of sexual behavior. Thus, in the present work were studied in rats, the effects of ivermectin on motor coordination, motivation and sexual performance of males and females in sexual behavior; furthermore, evaluated the serum levels of testosterone and different concentrations of neurotransmitters and their metabolites in the hypothalamus and striatum areas of the central nervous system related, respectively, sexual behavior and motor activity. In the present study doses of 0.2 and 1.0 mg / kg were used, intraperitoneally, a commercial formulation of ivermectin; these doses were chosen considering that the first dose is usually employed therapeutically and the second based on previous findings have shown that interference with sexual behavior of male rats. The results showed that administration of ivermectin in rats: impairment in motor coordination promoted male; did not interfere on the sexual motivation and the penile erection in male; impaired sexual behavior of female rats; did not alter the relative weight of the testes, epididymis, prostate and seminal vesicles, but increased the relative liver weight; did not alter the gonadosomatic index (GSI) of males and no changes were observed in the histopathological study of different organs; reduced serum testosterone levels of male; decreased levels of hypothalamic and striatal GABA and reduced the activity of the serotonergic and dopaminergic systems hypothalamic and the, reduced the activity of the dopaminergic system striatal. The results were discussed considering the interference of ivermectin in central neurotransmission systems.

O fipronil, um inseticida e acaricida de amplo espectro de ação, atua como bloqueador dos canais de cloreto acoplados aos receptores GABA (GABA-Cls) e aos receptores glutamatérgicos (GluCls), estes últimos são alvo inseto-específico não presente nos vertebrados. O fipronil é utilizado na agricultura, medicina veterinária e saúde publica no combate a vetores de doenças. Comercialmente conhecido pelas marcas Frontline® (uso veterinário) e Regent 800 WG® (uso agrícola), esse inseticida, além de atuar sobre sistema nervoso central, atua, ainda, em organismos não-alvo como desregulador endócrino, podendo causar prejuízos nos sistemas reprodutor, nervoso e imunológico, por gerações. Assim, o presente estudo buscou investigar os efeitos da exposição pré-natal ao fipronil na geração F1 de ratas Wistar. Quarenta ratas virgens, Wistar, adultas (a partir de 90 dias de vida), foram acasaladas e separadas em quatro grupos: três experimentais, que receberam: 0,1, 1,0 e 10,0 mg/Kg de peso de fipronil; e o grupo controle, que recebeu água (1 mL/Kg de peso), via gavagem, do 6º ao 20º dia de gestação (n = 10 animais por grupo). O estudo foi então dividido em três partes: 1) estudos sobre a toxicidade materna e o comportamento maternal dessas ratas no 5º dia pós-nascimento (DPN5); 2) avaliação do desenvolvimento físico e reflexológico da geração F1, desde o dia de seu nascimento (DPN0) até o DPN35; e 3) avaliações comportamentais e de necropsia dos filhotes na idade adulta. O tratamento pré-natal com fipronil causou leve toxicidade materna na maior dose, apenas na segunda semana de gestação, caracterizada pela redução do consumo de ração (p<0,01), porém, essa redução não causou prejuízos no desempenho reprodutivo dessas ratas quando comparadas ao grupo controle. Além disso, o tratamento do fipronil mostrou leve melhoria do comportamento maternal, onde as ratas que receberam as doses de 1,0 e 10,0 mg/Kg apresentaram aumento do tempo de lambedura em seus filhotes (p<0,05), enquanto a maior dose agrupou toda a ninhada mais rapidamente (p<0,05) quando comparadas ao grupo controle. Na infância, não foram observadas alterações significantes nos parâmetros do desenvolvimento físicos da prole, porém os filhotes que estiveram expostos à menor dose durante o período gestacional, apresentaram retardo para o desenvolvimento do reflexo de geotaxia negativa, tanto machos (p<0,01), quanto fêmeas (p<0,05). A análise do desenvolvimento motor desses filhotes, constatou alterações nos perfis da atividade geral em campo aberto, observados por sete dias consecutivos, nos grupos de 0,1 e 1,0 mg/Kg, tanto na prole feminina, quanto na prole masculina. Na idade adulta, as proles de ratas tratadas com fipronil, tanto masculina, quanto feminina, apresentaram alterações comportamentais, indicando aumento de ansiedade e alterações no tempo de interação social. A prole masculina apresentou ainda, alteração na motivação sexual sem prejudicar a eficiência copulatória e a prole feminina apresentou alterações no ciclo estral, sem prejudicar o desempenho copulatório, ambos na menor dose de exposição pré-natal. Apesar das alterações comportamentais, a necropsia não mostrou alterações anatômicas nos órgãos desses animais. Assim, esses resultados sugerem que a exposição ao fipronil na gestação causou alterações na geração F1, sendo proposto o envolvimento do sistema endócrino regulado pelo sistema GABAérgico. / Fipronil, a broad spectrum action insecticide and acaricide, acts blocking GABA-regulated chloride channels and Glutamate-gated chloride channels, which is a specific insect target not present on vertebrates. It is used in crops, veterinarian medicine and public health against disease vectors. Commercially known as Frontline® (vet) and Regent 800 WG® (crops), it acts on the central nervous system and on non-target organisms as an endocrine disruptor causing impairment on reproductive, nervous and immunological system, through generations. Thus, this study investigated effects of prenatal exposition to fipronil in Wistar rats offspring. Forty adult Wistar rats (90 days old) were matted and separated into four groups: three experimental, that received 0.1, 1.0, and 10.0 mg/Kg (bw) of fipronil; and the control group, that received water (1 mL/Kg bw), through gavage from the 6th to 20th pregnancy day (n=10 animals per group). The study was divided into three sections: 1) maternal toxicity and maternal behavior evaluations; 2) physical end reflexological development of F1 generation, since day of birth until the 35th day of life; and 3) behavior and necropsy evaluation of the adult offspring. The fipronil prenatal treatment caused slight maternal toxicity in the highest dose on the second pregnancy week, by the reduction of food intake (p<0,01), although, these reduction did not caused reproductive performance impairment, compared to the control group. Furthermore, the fipronil treatment showed slight increase of maternal behavior in rats treated with 1.0 and 10.0 mg/Kg. Both groups showed increased pup-grooming time (p<0,05), and the highest dose, grouped theirs pups earlier than the control group (p<0,05). No alterations were observed in the offspring physical development, however, the lowest dose exposed offspring showed delay on geotaxis reflex development, in both male (p<0,01) and female offspring (p<0,05). The motor development assessment, of the 0.1 and 1.0 mg/Kg dose offspring, showed variation on motor activity profile on the open field arena, observed for seven consecutive days. In the adulthood, the treated offspring, male and female, showed behavior changes denoting anxiety increase and social behavior alterations. Furthermore, in the lower dose, male offspring showed decrease on sexual motivation without interfering on copulatory efficiency and the female offspring showed estrus cycle deregulation without interfering on lordosis performance. Despite behavior alterations, there were no anatomic alterations in these animals\' organs. Therefore, these results suggest that the prenatal exposition to fipronil caused alterations on F1 generation, being proposed involvement of the endocrine system controlled by GABAeregciystem.