O hipocampo é uma das principais estruturas relacionada aos processos de aprendizado e memória e também ao envelhecimento cerebral. Os astrócitos são células dinâmicas que mantém a homeostase cerebral, regulando sistemas de neurotransmissores, processamento da informação sináptica, metabolismo energético, liberação de fatores tróficos, defesas antioxidantes e resposta inflamatória. Considerando a relevância dessa estrutura cerebral e também a fundamental importância dos astrócitos para manutenção das condições fisiológicas do sistema nervoso central, nesse trabalho nós aprimoramos o estudo de um modelo de cultura de astrócitos hipocampais de ratos Wistar adultos (90 dias) e envelhecidos (180 dias), previamente padronizado pelo grupo. Observamos aqui a alteração da expressão dos principais marcadores gliais, em função da idade: proteína glial fibrilar ácida (GFAP), vimentina, transportadores de glutamato (GLAST e GLT-1) e enzima glutamina sintetase (GS). Além disso, também observamos alterações na liberação de GDNF, BDNF, S100B e TGF-β dependente da idade. Esses astrócitos ainda apresentaram parâmetros de estresse oxidativo/nitrosativo aumentados com o envelhecimento cerebral com simultânea disfunção mitocondrial e da enzima NADPH oxidase (NOX). Ainda em relação à homeostase redox, foram observadas disfunções nas enzimas superóxido dismutase (SOD), catalase (CAT), glutationa peroxidase (GPx) e glutationa (GSH) em função da idade. Os astrócitos maduros também desencadearam uma resposta inflamatória distinta dos astrócitos de animais neonatos com aumento dos níveis de citocinas proinflamatórias como TNF-α, IL-1β, IL-6, IL-18 e MCP-1. Os principais mecanismos associados a alterações gliais em função da idade em cultura de astrócitos hipocampais envolve as vias de sinalização NFkB, p38, Nrf-2 e HO-1. Essas vias de sinalização estão relacionadas à homeostase redox e resposta inflamatória. Esses resultados reforçam o papel dos astrócitos hipocampais como alvo para o entendimento dos mecanismos envolvendo o envelhecimento cerebral bem como desordens neurológicas relacionadas a ele. / The hippocampus is one of the structures more closely related to behavior, neurochemical and cellular alterations during aging. Astrocytes are dynamic cells that maintain brain homeostasis by regulating neurotransmitter systems, synaptic information processing, energy metabolism, release of trophic factors, antioxidant defense and inflammatory response. Considering the importance of this brain structure and also the astrocyte importance for maintenance physiological conditions of the central nervous system, in this work we have improved the study of hippocampal astrocytes culture model of adult Wistar rats (90 days) and aged (180 days), previously standardized by the group. Here we see the age-dependent changes of expression of the major glial markers: glial fibrillary acidic protein (GFAP), vimentin, glutamate transporters (GLAST and GLT-1) and glutamine synthetase (GS).The GDNF, BDNF, S100B protein and TGF-β also changed their release with age. Astrocytes showed an age-dependent increase in oxidative/nitrosative stress with significant mitochondrial and NADPH oxidase (NOX) dysfunction. Furthermore, alterations related to age in superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT), glutathione peroxidase (GPx) activities and glutathione (GSH) levels contribute to impaired redox state. Astrocytes also displayed age-dependent inflammatory response with augment of proinflammatory cytokine levels such as TNF-α, IL-1β, IL-6, IL-18 and chemokine MCP-1. The putative mechanisms associated to age-dependent changes in glial functionality in hippocampal astrocyte cultures involve NFκB, p38, Nrf-2 and HO-1 pathways. These signaling pathways are critical to interconnect redox homeostasis and inflammatory response. These results reinforce the role of hippocampal astrocytes as target for understanding mechanisms involved in aging and age-related neurological disorders.

Tanto a proteína glial fibrilar ácida (GFAP) quanto a proteína S100B têm sido utilizadas como marcadores de plasticidade astroglial, particularmente em danos encefálicos; entretanto, elas não necessariamente sofrem alterações ao mesmo tempo ou no mesmo sentido. Neste trabalho, nós induzimos um modelo da doença de Parkinson (DP) através de injeções intraestriatais de 6-OHDA em ratos e investigamos as alterações em GFAP e S100B, por meio de ELISA, na substância negra (SN), estriado e líquido cefalorraquidiano (LCR), um, sete e 21 dias após a cirurgia. O modelo experimental foi validado por meio da medida do comportamento rotacional induzido por metilfenidato e conteúdo da enzima tirosina-hidroxilase (TH) na SN e estriado. Até onde sabemos, esta é a primeira vez que se mostra a dosagem de S100B e GFAP no LCR no modelo de 6-OHDA. Foi identificada uma gliose no estriado (com base no aumento de GFAP), mas tal alteração não foi identificada na SN. Identificamos um aumento transitório de S100B e GFAP, no 1° e 7° dias após a cirurgia, respectivamente. Esta alteração inicial de S100B no LCR aparentemente está relacionada à lesão mecânica. Entretanto, em culturas de astrócitos, confirmamos a indução da secreção de S100B provocada por 6-OHDA. A toxina dopaminérgica MPTP também foi capaz de aumentar a secreção. Estes dados apontam para um efeito direto das toxinas 6-OHDA e MPTP nas células gliais. Também testamos o efeito destas toxinas em fatias estriatais frescas. Porém, neste tipo de preparação, não foram capazes de induzir a secreção de S100B, em 1h. O conteúdo intracelular de S100B e GFAP não foi alterado. Os dados apresentados reforçam a utilização destas toxinas em modelos da DP, além de indicar a importância da proteína S100B como um marcador útil nesta doença. / Both glial fibrillary acidic protein (GFAP) and S100B have been used as markers of astroglial plasticity, particularly in brain injury; however, they do not necessarily change in the same time frame or direction. Herein, we induced a Parkinson’s disease (PD) model via a 6-OHDA intrastriatal injection in rats and investigated the changes in GFAP and S100B using ELISA in the substantia nigra (SN), striatum, and cerebrospinal fluid on the 1st, 7th, and 21st days following the injection. The model was validated using measurements of rotational behaviour induced by methylphenidate and tyrosine hydroxylase in the dopaminergic pathway. To our knowledge, this is the first measurement of cerebrospinal fluid S100B and GFAP in the 6-OHDA model of PD. Gliosis (based on a GFAP increase) was identified in the striatum, but not in the SN. We identified a transitory increment of cerebrospinal fluid S100B and GFAP on the 1st and 7th days, respectively. This initial change in cerebrospinal fluid S100B was apparently related to the mechanical lesion. However, the 6-OHDA-induced S100B secretion was confirmed in astrocyte cultures. MPTP also increased S100B secretion in astrocyte cultures. These data point to a direct effect of the toxins 6-OHDA and MPTP on glial cells evaluated by S100B secretion. Under these conditions acute striatal slices did not secrete S100B in response to these toxins. No direct changes were observed in the cellular content of S100B or GFAP. In summary, these data reinforce the use of these toxins in PD models, as well as indicate the importance of the glial-derived protein S100B as useful marker in PD.

O hipocampo é uma das principais estruturas relacionada aos processos de aprendizado e memória e também ao envelhecimento cerebral. Os astrócitos são células dinâmicas que mantém a homeostase cerebral, regulando sistemas de neurotransmissores, processamento da informação sináptica, metabolismo energético, liberação de fatores tróficos, defesas antioxidantes e resposta inflamatória. Considerando a relevância dessa estrutura cerebral e também a fundamental importância dos astrócitos para manutenção das condições fisiológicas do sistema nervoso central, nesse trabalho nós aprimoramos o estudo de um modelo de cultura de astrócitos hipocampais de ratos Wistar adultos (90 dias) e envelhecidos (180 dias), previamente padronizado pelo grupo. Observamos aqui a alteração da expressão dos principais marcadores gliais, em função da idade: proteína glial fibrilar ácida (GFAP), vimentina, transportadores de glutamato (GLAST e GLT-1) e enzima glutamina sintetase (GS). Além disso, também observamos alterações na liberação de GDNF, BDNF, S100B e TGF-β dependente da idade. Esses astrócitos ainda apresentaram parâmetros de estresse oxidativo/nitrosativo aumentados com o envelhecimento cerebral com simultânea disfunção mitocondrial e da enzima NADPH oxidase (NOX). Ainda em relação à homeostase redox, foram observadas disfunções nas enzimas superóxido dismutase (SOD), catalase (CAT), glutationa peroxidase (GPx) e glutationa (GSH) em função da idade. Os astrócitos maduros também desencadearam uma resposta inflamatória distinta dos astrócitos de animais neonatos com aumento dos níveis de citocinas proinflamatórias como TNF-α, IL-1β, IL-6, IL-18 e MCP-1. Os principais mecanismos associados a alterações gliais em função da idade em cultura de astrócitos hipocampais envolve as vias de sinalização NFkB, p38, Nrf-2 e HO-1. Essas vias de sinalização estão relacionadas à homeostase redox e resposta inflamatória. Esses resultados reforçam o papel dos astrócitos hipocampais como alvo para o entendimento dos mecanismos envolvendo o envelhecimento cerebral bem como desordens neurológicas relacionadas a ele. / The hippocampus is one of the structures more closely related to behavior, neurochemical and cellular alterations during aging. Astrocytes are dynamic cells that maintain brain homeostasis by regulating neurotransmitter systems, synaptic information processing, energy metabolism, release of trophic factors, antioxidant defense and inflammatory response. Considering the importance of this brain structure and also the astrocyte importance for maintenance physiological conditions of the central nervous system, in this work we have improved the study of hippocampal astrocytes culture model of adult Wistar rats (90 days) and aged (180 days), previously standardized by the group. Here we see the age-dependent changes of expression of the major glial markers: glial fibrillary acidic protein (GFAP), vimentin, glutamate transporters (GLAST and GLT-1) and glutamine synthetase (GS).The GDNF, BDNF, S100B protein and TGF-β also changed their release with age. Astrocytes showed an age-dependent increase in oxidative/nitrosative stress with significant mitochondrial and NADPH oxidase (NOX) dysfunction. Furthermore, alterations related to age in superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT), glutathione peroxidase (GPx) activities and glutathione (GSH) levels contribute to impaired redox state. Astrocytes also displayed age-dependent inflammatory response with augment of proinflammatory cytokine levels such as TNF-α, IL-1β, IL-6, IL-18 and chemokine MCP-1. The putative mechanisms associated to age-dependent changes in glial functionality in hippocampal astrocyte cultures involve NFκB, p38, Nrf-2 and HO-1 pathways. These signaling pathways are critical to interconnect redox homeostasis and inflammatory response. These results reinforce the role of hippocampal astrocytes as target for understanding mechanisms involved in aging and age-related neurological disorders.

Tanto a proteína glial fibrilar ácida (GFAP) quanto a proteína S100B têm sido utilizadas como marcadores de plasticidade astroglial, particularmente em danos encefálicos; entretanto, elas não necessariamente sofrem alterações ao mesmo tempo ou no mesmo sentido. Neste trabalho, nós induzimos um modelo da doença de Parkinson (DP) através de injeções intraestriatais de 6-OHDA em ratos e investigamos as alterações em GFAP e S100B, por meio de ELISA, na substância negra (SN), estriado e líquido cefalorraquidiano (LCR), um, sete e 21 dias após a cirurgia. O modelo experimental foi validado por meio da medida do comportamento rotacional induzido por metilfenidato e conteúdo da enzima tirosina-hidroxilase (TH) na SN e estriado. Até onde sabemos, esta é a primeira vez que se mostra a dosagem de S100B e GFAP no LCR no modelo de 6-OHDA. Foi identificada uma gliose no estriado (com base no aumento de GFAP), mas tal alteração não foi identificada na SN. Identificamos um aumento transitório de S100B e GFAP, no 1° e 7° dias após a cirurgia, respectivamente. Esta alteração inicial de S100B no LCR aparentemente está relacionada à lesão mecânica. Entretanto, em culturas de astrócitos, confirmamos a indução da secreção de S100B provocada por 6-OHDA. A toxina dopaminérgica MPTP também foi capaz de aumentar a secreção. Estes dados apontam para um efeito direto das toxinas 6-OHDA e MPTP nas células gliais. Também testamos o efeito destas toxinas em fatias estriatais frescas. Porém, neste tipo de preparação, não foram capazes de induzir a secreção de S100B, em 1h. O conteúdo intracelular de S100B e GFAP não foi alterado. Os dados apresentados reforçam a utilização destas toxinas em modelos da DP, além de indicar a importância da proteína S100B como um marcador útil nesta doença. / Both glial fibrillary acidic protein (GFAP) and S100B have been used as markers of astroglial plasticity, particularly in brain injury; however, they do not necessarily change in the same time frame or direction. Herein, we induced a Parkinson’s disease (PD) model via a 6-OHDA intrastriatal injection in rats and investigated the changes in GFAP and S100B using ELISA in the substantia nigra (SN), striatum, and cerebrospinal fluid on the 1st, 7th, and 21st days following the injection. The model was validated using measurements of rotational behaviour induced by methylphenidate and tyrosine hydroxylase in the dopaminergic pathway. To our knowledge, this is the first measurement of cerebrospinal fluid S100B and GFAP in the 6-OHDA model of PD. Gliosis (based on a GFAP increase) was identified in the striatum, but not in the SN. We identified a transitory increment of cerebrospinal fluid S100B and GFAP on the 1st and 7th days, respectively. This initial change in cerebrospinal fluid S100B was apparently related to the mechanical lesion. However, the 6-OHDA-induced S100B secretion was confirmed in astrocyte cultures. MPTP also increased S100B secretion in astrocyte cultures. These data point to a direct effect of the toxins 6-OHDA and MPTP on glial cells evaluated by S100B secretion. Under these conditions acute striatal slices did not secrete S100B in response to these toxins. No direct changes were observed in the cellular content of S100B or GFAP. In summary, these data reinforce the use of these toxins in PD models, as well as indicate the importance of the glial-derived protein S100B as useful marker in PD.

Durante o desenvolvimento fetal, o sistema nervoso central (SNC) apresenta-se mais vulnerável aos efeitos tóxicos do etanol. Sabe-se que a exposição pré-natal sob altas doses de álcool aumenta a propensão de síndromes fetais. No entanto, muitas gestantes optam por manter o “beber social”, mesmo que estudos mostrem que doses moderadas de etanol na fase do desenvolvimento possa causar danos ao SNC associados a transtornos cognitivos, sociais e neuroquímicos. O objetivo desta tese é avaliar parâmetros astrogliais e comportamentais no período da adolescência em fatias hipocampais de ratos Wistar machos submetidos a um modelo animal de exposição pré e pós-natal sob doses moderadas de etanol. O modelo animal utilizou cerveja sem álcool para administração por via oral de etanol. As ratas foram expostas ao tratamento durante toda a gestação até o final do desmame. Ratas prenhas foram divididas em três grupos de tratamento: apenas água (grupo controle), cerveja sem álcool (grupo veículo) ou cerveja sem álcool adicionado de 10%v.v. etanol (MPAE group 9 moderate prenatal alcohol exposure). Filhotes adolescentes machos foram submetidos a tarefa de esquiva discriminativa passiva com o objetivo de avaliar o comportamento de aprendizado/memória e de ansiedade. No dia pós-natal 30 (DPN 30) o hipocampo foi dissecado e fatias foram obtidas para a imunoquantificação de GFAP, NeuN, S100B, receptores NMDA e para os transportadores gliais de glutamato, EAAT1 e EAAT2. O ensaio para dosagem da captação de glutamato, bem como o conteúdo de glutationa (GSH) também foram realizados. Os filhotes do grupo MPAE apresentaram comportamento do tipo ansiolítico, mesmo tendo aprendido a evitar o braço aversivo. Observamos neste grupo uma diminuição da captação de glutamato, que parece ser dose 9 dependente, além de alterações na quantificação dos receptores NMDA e dos transportadores de glutamato EAAT1 e EAAT2, que podem ter contribuído para os efeitos comportamentais encontrados. Os níveis da proteína S100B estavam claramente elevados no líquido cefalorraquidiano apenas no grupo MPAE e alterações na expressão de GFAP também foram evidenciadas neste grupo. Contudo, este trabalho mostra que mesmo doses moderadas de etanol, administradas durante o período do desenvolvimento fetal, podem interferir no comportamento de risco associado a diminuição da ansiedade, visto na fase da adolescência. Além disso, os resultados ressaltam uma maior vulnerabilidade do sistema glutamatérgico à toxicidade do etanol, bem como da possibilidade das células da glia participarem de uma resposta de ativação e reparo após o tratamento pré-natal com etanol. / The central nervous system (CNS) is more vulnerable to ethanol effects during fetal development. It is known that high doses of prenatal ethanol exposure increases the probability of fetal alcohol syndromes. Women have chosen to continue drinking socially despite being pregnant, even with studies demonstrating that moderate doses of ethanol during development can impact the CNS leading to cogitive, social and neurochemical impairments. The aim of this thesis is evaluate glial and behavior parameters during adolescence period on hippocampal slices of male Wistar rats submitted to an animal model of prenatal and postnatal ethanol exposure under moderate dose. An animal model of oral self-administration of etanol through a non-alcoholic beer was performed during the role gestation period until weaning. The pregnant rats were divided in three treatment groups: only water (control group), non-alcoholic beer (vehicle group) or non-alcoholic beer with 10% v.v. added (MPAE group – moderate prenatal alcohol exposure). Adolescent male offspring were subjected to the discriminative passive avoidance task to evaluate the learning/memory and anxiety-like behavior. On postnatal day 30 (PND 30) hippocampi were dissected and slices were obtained for immunoquantification of GFAP, NeuN, S100B, NMDA receptors and for glial glutamate transporters, EAAT1 and EAAT2. In addition, we measured the glutamate uptake, as well as the GSH content. Offspring from MPAE group presented an anxiolytic-like behavior, even though they had learned how to avoid the aversive arm. We observed a decrease in glutamate uptake, that seems to be dose-dependent, and alterations in the quantification of glutamate NMDA receptors and EAAT1 and EAAT2 transporters, that could contribute to the behavior findings. The S100B protein levels were clearly increased in the cerebrospinalfluid only for MPAE group and alterations in GFAP expression were also seen for this group. Nevertheless, this thesis shows that even moderate ethanol doses administred during fetal development can impact the rink taking behavior associated to reducement in anxiety, common seen during adolescence. Moreover, the results highlight a vulnerability of glutamate system associated to etanol toxicity, as well as the possibility of glial cells are involved in an activated and repair response after prenatal etanol treatment.

O acidente vascular encefálico (AVE), classificado conforme a etiologia do dano em isquêmico ou hemorrágico, apresenta-se como uma importante causa de mortalidade e redução da capacidade funcional em adultos de todo o mundo. Apesar de alguns estudos em humanos sugerirem um perfil de recuperação sensório-motora diferenciado entre os subtipos isquêmico e hemorrágico, estes dados não são conclusivos dada a heterogeneidade desses insultos. Dessa forma, o objetivo da presente tese foi estabelecer um desenho experimental comparativo entre AVE isquêmico e hemorrágico, reduzindo a heterogeneidade das lesões, para que, então, pudéssemos avaliar de forma mais objetiva o perfil comportamental de recuperação sensório-motora e a reatividade astroglial positiva para a proteína glial fibrilar ácida (GFAP) entre os mencionados subtipos etiológicos de AVE. Para tanto, 36 ratos Wistar adultos foram utilizados, sendo os mesmos subdivididos nos grupos Sham, Isquemia e Hemorragia cerebral. Os modelos de AVE isquêmico e hemorrágico foram induzidos por microinjeções estereotáxicas de endotelina-1 (ET-1) e colagenase do tipo IV-S, respectivamente. Essas injeções foram realizadas no córtex sensoriomotor e no estriado dorsolateral dos animais, tendo em vista que as mencionadas estruturas são comumente acometidas pelo AVE. Todos os grupos foram avaliados quanto à recuperação espontânea nos testes do campo aberto, cilindro e teste da escada horizontal, em diferentes tempos pós-cirúrgicos, ao longo de 30 dias. Avaliações histológicas e estereológicas foram utilizadas para estimar o volume e a extensão das lesões produzidas. Além disso, a técnica imunoistoquímica para a GFAP foi empregada com o intuito de avaliar a densidade astrocitária, densidade óptica regional e celular no tecido perilesional. Nossos resultados demonstram que ambos os subtipos de AVE experimental exibiram um perfil comparável de recuperação sensório-motora, de dano morfológico (volume e extensão das lesões) e de imunorreatividade à GFAP no tecido adjacente à lesão. No entanto, quanto à habilidade na marcha em longo prazo, os animais hemorrágicos demonstram uma sutil, mas significativa, melhora na recuperação quando comparados aos seus pares isquêmicos. Dessa forma, sugerimos que o proposto desenho experimental pode ser útil para reduzir a heterogeneidade do AVE, de modo a permitir um adequado estudo comparativo da neurobiologia da recuperação funcional e do remodelamento plástico pós-lesão. Além disso, os nossos resultados evidenciam pontuais diferenças no processo de recuperação funcional entre os subtipos isquêmico e hemorrágico, as quais parecem não se relacionar com a imunorreatividade à GFAP. / Stroke causes disability and mortality worldwide and is divided into ischemic and hemorrhagic subtypes. Although clinical trials suggest distinct recovery profiles for ischemic and hemorrhagic events, this is not conclusive due to stroke heterogeneity. The aim of this study was to produce similar brain damage, using experimental models of ischemic (IS) and hemorrhagic (HS) stroke and evaluate the motor spontaneous recovery profile and glial fibrillary acidic protein (GFAP) immunoreactivity. We used 36 Wistar rats divided into the following groups: Sham, ischemic stroke or hemorrhagic stroke. Brain ischemia or hemorrhage was induced by endotelin-1 (ET-1) and collagenase type IV-S (collagenase) microinjections, respectively. For both stroke subtypes, sensorimotor cortex and dorsolateral striatum were damaged. All groups were evaluated in the open field, cylinder and ladder walk behavioral tests at distinct time points as from baseline to 30 days post-surgery (30 PS). Histological and morphometric analyses were used to assess the volume of lost tissue and lesion length. GFAP immunoreactivity was assessed by estimation of astrocytic density plus cellular and regional optical density measures. Present results reveal that both forms of experimental stroke had a comparable long-term pattern of damage, since no differences were found in volume of tissue lost or lesion size 30 days after surgery. However, behavioral data showed that hemorrhagic rats were less impaired at skilled walking than ischemic in a long-term analysis. In addition, both forms of experimental stroke had a comparable long-term pattern of glial fibrillary acidic protein immunoreactivity for analyzed structures, including astrocytic density, cellular and regional optical density. We suggest that experimentally comparable stroke design is useful because it reduces heterogeneity and facilitates the assessment of neurobiological differences related to stroke subtypes. Also, spontaneous skilled walking recovery differs between experimental ischemic and hemorrhagic insults; behavioral differences probably are not related to GFAP immunoreactivity. Thus, behavioral and neuroplastic recovery differences after stoke subtypes is a matter that may needs more attention in basic and translational stroke research.

In the teleost brain, radial glial cells (RGCs) are the main macroglia and are stem- like progenitors that express key steroidogenic enzymes, including the estrogen- synthesizing enzyme, aromatase B (cyp19a1b). As a result, RGCs are integral to neurogenesis and neurosteroidogenesis in the brain, however little is known about the permissive factors and signaling mechanisms that control these functions. The aim of this thesis is to investigate if the secretogranin-derived neuropeptide secretoneurin (SN) can exert regulatory control over goldfish (Carassius auratus) RGCs. Immunohistochemistry revealed a close neuroanatomical relationship between RGCs and soma of SNa- immunoreactive magnocellular and parvocellular neurons in the preoptic nucleus in both goldfish and zebrafish (Danio rerio) models. Both intracerebroventricular injections of SNa into the third brain ventricle and SNa exposures of cultured goldfish RGCs in vitro show that SNa can reduce cyp19a1b expression, thus implicating SNa in the control of neuroestrogen production. RNA-sequencing was used to characterize the in vitro transcriptomic responses elicited by 1000 nM SNa in RGCs. These data revealed that gene networks related to central nervous system function (neurogenesis, glial cell development, synaptic plasticity) and immune function (immune system activation, leukocyte function, macrophage response) were increased by SNa. A dose-response study using quantitative proteomics indicates a low 10 nM dose of SNa increased expression of proteins involved in cell growth, proliferation, and migration whereas higher doses down- regulated proteins involved in these processes, indicating SNa has dose-dependent regulatory effects. Together, through these altered gene and protein networks, this thesis proposes SNa exerts trophic and immunogenic effects in RGCs. These datasets identified a total of 12,180 and 1,363 unique transcripts and proteins, respectively, and demonstrated that RGCs express a diverse receptor and signaling molecule profile. Therefore, RGCs can respond to and synthesize an array of hormones, peptides, cytokines, and growth factors, revealing a multiplicity of new functions critical to neuronal-glial interactions.

This thesis assessed the suitability of unilateral, electrolytic lesions as a model of spinal cord damage and repair in the adult rat. This type of lesion resulted acutely in localized damage in the upper motor neuron at the L2-L3 level of the spinal cord. Minimal acute damage to ascending sensory pathways was indicated by preserved somatosensory evoked potentials elicited by stimulation of the tibial nerve. Immediately after lesion generation one of several substrates was injected into the lesion cavity. These substrates were saline buffer, liquid collagen solution, foetal spinal cord cells from 14 day old rat embryos, and a mixture of collagen and E 14 foetal spinal cord cells. The 4 groups were compared for functional recovery over 3 months using the inclined plane test and a Tarlov movement scale. After sacrifice, the tibialis anterior muscles were dissected and weighed to assess atrophy due to lower motor neuron injury. After removing and embedding the spinal cords in paraffin, transverse and longitudinal sections were taken for cytoarchitectural investigation. Cresyl violet was used to indicate Nissl substance, Luxol fast blue stained for myelin and anti - glial fibrillary acidic protein (GFAP) antibody revealed the expression of GFAP in the cord sections. Chronic electrolytic lesions were characterized by the highly variable degree of cavitation, demyelination and macrophage infiltration that was present. There was no significant performance deficit on the inclined plane test in any of the lesioned groups when compared to unoperated animals. The tibialis muscles from all groups were of normal weight, indicating that the lower motor neurons were not significantly damaged by the lesions used. There was, however, a marked decrease in the number of GFAP reactive astrocytes in the lesioned animals when compared to unlesioned controls (P < 0.01, Wilcoxon test). Moreover, this reduction of GFAP - like immunoreactivity was not prevented by implants of foetal neurons, collagen or foetal neurons suspended in collagen. Possible explanations for the reduced GFAP - like immunoreactivity seen in all electrolytically lesioned cords are discussed. / Medicine, Faculty of / Cellular and Physiological Sciences, Department of / Graduate

Für die visuelle Wahrnehmung im Gehirn spielt die ungestörte Funktion von Neuronen und Gliazellen in der Netzhaut eine entscheidende Rolle. Viele schädigende Prozesse wie Entzündungen, Ischämien oder Traumata können zur Ödementstehung in der Netzhaut führen. Da die Netzhaut entwicklungsgeschichtlich einen vorverlagerten Teil des Zwischenhirns darstellt, lassen sich die pathophysiologischen Zusammenhänge, die zur Entstehung eines Netzhautödems führen, auch auf die Ödementstehung im Gehirn übertragen. Diese Arbeit beschäftigt sich mit dem Phänomen der Zellvolumenregulation von Müllerzellen – den hauptsächlich in der Netzhaut anzutreffenden Gliazellen – und leistet damit einen Beitrag zur Grundlagenerforschung der Ödementstehung in neuronalen Geweben. Die im Rahmen von Ödementstehungen regelmäßig zu beobachtenden Gefäßpermeabilitätserhöhungen führen in neuronalen Geweben auch zur Extravasation von Albumin. Unter diesem Gesichtspunkt untersucht die vorliegende Arbeit den Einfluss von bovinem Serumalbumin auf die Müllerzellen und die damit verbundenen Mechanismen am Modell der Netzhaut von Ratten.

Die Arbeit befasst sich mit dem Anschwellen von Neuronen und Gliazellen der Netzhaut, was einen wichtigen pathogenetischen Faktor des Netzhautödems darstellt. Osteopontin ist ein neuroprotektiver Faktor, der durch GDNF-Stimulation (glial cell line-derived neurotrophic factor) aus Müllerzellen ausgeschüttet wird. Die durch Osteopontin vermittelte Inhibition der osmotischen Zellschwellung von Müllerzellen der Ratte in Anwesenheit von Bariumionen oder H2O2 wird beschrieben und es wird dargestellt, dass Osteopontin keinen Einfluss auf die osmotische Zellschwellung der Bipolarzellen hat. Der für Müllerzellen beschriebene Effekt war dosisabhängig mit einer mittleren effektiven Konzentration von ca. 0,6 ng/ml. Durch den Einsatz pharmakologischer Rezeptor- oder Enzymblocker bzw. Antikörper werden die Schritte der Osteopontinwirkung identifiziert. Osteopontin induziert die Freisetzung von VEGF, Glutamat, ATP und Adenosin aus Müllerzellen. Die Osteopontinwirkung wurde verhindert durch die Blockade von spannungsabhängigen Natriumkanälen, T-Typ Calciumkanälen, Kalium- und Chloridkanälen. Der Effekt ist außerdem abhängig von einem intrazellulären Calciumsignal, der Aktivierung der Phospholipase C und der Proteinkinase C und der vesikulären Exozytose von Glutamat. Die Arbeit kommt zu dem Schluss, dass der neuroprotektive Effekt von Osteopontin teilweise durch das Verhindern eines Anschwellens der Müllerzellen und durch die Induktion einer Freisetzung von VEGF und Adenosin vermittelt wird.