O diabetes mellitus tipo I é uma enfermidade autoimune relacionada com anormalidades genéticas, influenciada por fatores ambientais, que resultam na destruição de células β-pancreáticas, mediadas por células T. O diabetes durante a gravidez aumenta o risco a alterações no sistema nervoso central. O processo de gliogênese é importante para o desenvolvimento e funcionamento do SNC e começa na segunda semana de gestação, em ratos. A glia é composta por astrócitos, oligodendrócitos, células ependimais e microglia. Os astrócitos são as células mais abundantes e responsáveis pela integração do cérebro com o sistema vascular e imunológico, estando relacionados com as funções cognitivas, além de uma importância física e estrutural na barreira hemato-encefálica. Duas proteínas astrocíticas foram estudadas aqui: a proteína glial fibrilar acida e a S100B, uma proteína ligante de cálcio, produzida e secretada por astrócitos. A S100B está envolvida na comunicação neurônio-glia, possuindo propriedades neurotróficas ou neurotóxicas de acordo com a concentração extracelular. A expressão da proteína glial fibrilar ácida é essencial para a estrutura encefálica e para a integridade da barreira hemato-encefálica. Assim avaliamos essas proteínas gliais na prole oriunda de mães diabéticas (PoD) no desenvolvimento corporal e do sistema nervoso central. Foram utilizadas ratas Wistar-Kyoto diabéticas induzidas por estreptozotocina para obtenção da prole. As fêmeas diabéticas induzidas apresentaram ninhadas menores do que o controle, e os filhotes apresentam menor peso ao nascer A hiperglicemia materna induz aumento da produção insulínica no feto, que leva a um quadro de hipoglicemia pós-natal. Os níveis glicêmicos do PoD foram superiores ao controle (PoC) com 1 dia, e inferiores com 21 dias. A mensuração da proteína S100B no soro de animais PoD14 apresentou diminuição em relação ao controle. A S100B no líquor mostrou valores foram maiores no PoD7. Já a S100B no hipocampo mostrou um crescimento progressivo, com diminuição no PoD14 e um aumento no PoD28. Na quantificação da proteína glial fibrilar acida os animais do grupo PoD7 e PoD14 apresentaram valores menores, em seguida os níveis começaram a subir. No teste de campo aberto os animais PoD apresentaram comportamento ansioso. Já no reconhecimento de objetos os ratos PoD exploraram menos o objeto novo, tanto na memória de curta como de longa duração. As mudanças astrogliais observadas nos animais do grupo PoD estão muito provavelmente relacionadas a alterações da plasticidade neuroglial e ao déficit cognitivo observado. / The type I diabetes mellitus is an autoimmune disease associated with genetic abnormalities, influenced by environmental factors which result in the destruction of pancreatic β-cells, mediated by T cells. Diabetes during pregnancy increases the risk of changes in the central nervous system. The gliogenesis process is important to the development and functioning of the central nervous system and starts the second week of rat gestation. The glia is composed of astrocytes, oligodendrocytes, ependymal cells and microglia. The astrocytes are more abundant cells and responsible for the integration of the brain with vascular and immune systems, being connected with the cognitive functions, as well as a physical and structural importance of the blood-brain barrier. Two astrocity proteins were studied: glial acidic fribrilar protein and S100B, a binding protein of calcium produced and secreted by astrocytes. S100B is involved in neuron-glia communication, having neurotoxic or neurotrophic properties according to the extracellular concentration. Expression of glial acidic fribrilar protein is essential for brain structure and integrity of the blood-brain barrier. So we evaluated this glial proteins the offspring derived from diabetic mothers (PoD) on body development and central nervous system. Wistar-Kyoto rats with diabetes induced by streptozotocin to obtain offspring. Induced diabetic females had smaller litters then the control, and the offsprig have a lower birth weigth Maternal hyperglycemia induces increased insulin production in the fetus. Blood glucose levels were higher in PoD than the control (PoC) with 1 day and less than 21 days. The measurement of S100B protein in PoD14 animal serum showed a decrease compared to the control. The S100B in cerebrospinal fluid showed values were higher in PoD7. Since S100B in the hippocampus showed a progressive increase with decrease in PoD14 and increase in PoD28. Glial acidic fribrilar protein quantification in animals of PoD7 and PoD14 group showed lower values, and then levels began to rise. In the open field test the PoD animals showed anxious behavior. Since the object recognition (RO) least rats explored the new object in both short and long term memory. Induced diabetic females had smaller litters than the control, and the chicks have a lower birth weight. Maternal hyperglycaemia induces increased insulin production in the fetus, which leads to a postnatal hypoglycemia. The variations observed in the animals of group PoD caused biochemical changes related to astroglial plasticity, which caused cognitive impairment.

Os astrócitos são células gliais do sistema nervoso central (SNC) que, entre diversas funções, tem um importante papel na manutenção do ambiente extracelular, removendo neurotransmissores e íons os quais podem ser tóxicos em altas concentrações. Estas células estão envolvidas em diversas doenças neurodegenerativas e representam um importante alvo de estudo para o desenvolvimento de estratégias terapêuticas. A técnica de cultura primária (CP) de astrócitos de ratos é amplamente utilizada como modelo para o estudo de características mecânicas e bioquímicas dessa célula em um sistema isolado. Alternativamente, astrócitos imortalizados por transfecção (AI) e a linhagem C6 de rato (C6) são usados como modelo astrocítico, uma vez que são células mais homogêneas, além de serem de fácil e rápida manipulação. No entanto, apesar de resultados divergentes serem encontrados na literatura, existe uma carência de estudos comparativos entre estes três modelos experimentais. A escolha de um modelo adequado para o estudo destas células nos permitiria estudar de forma mais precisa as funções extracelulares de proteínas como a S100B. Essa proteína pode ser liberada ou secretada principalmente por astrócitos no SNC e, apesar de possuir efeitos tróficos, exerce funções tóxicas, quando em altas concentrações no meio extracelular. Apesar disso, pouco se sabe sobre o processo de remoção da S100B extracelular. Em vista disso, o objetivo desta tese foi comparar e caracterizar funcionalmente a CP, AI e C6 no que diz respeito a diferenças morfológicas, marcadores proteicos e funções clássicas astrocíticas, bem como estudar a capacidade destas células de internalizar a proteína S100B, avaliando-se o mecanismo deste processo. Além disso, foi realizada a padronização de um ensaio colorimétrico utilizando a atividade glutamil-transferase da glutamina sintetase (GS), visto a carência deste ensaio em cultura de astrócitos e em diferentes estruturas cerebrais. Esta enzima é considerada um marcador astrocítico e sua disfunção pode comprometer o ciclo glutamina-glutamato, processo relacionado ao quadro de excitotoxicidade glutamatérgica, observado em doenças neurodegenerativas. O ensaio mostrou-se preciso, sensível, linear, específico e com alta aplicabilidade no SNC e nos modelos de cultura celular. Nossos resultados mostraram que as duas linhagens celulares (AI e C6) foram positivas para proteínas características de astrócitos, bem como funcionais no metabolismo glutamatérgico e energético. No entanto, estes parâmetros mostraram-se reduzidos em estado basal em comparação com a CP. Frente a estímulos específicos, os AI não se mostraram como um modelo reprodutível das funções astrocíticas clássicas, ao contrário da linhagem C6, a qual apresentou resposta similar aos astrócitos de CP. De forma geral a linhagem C6 representou um modelo válido para estudo das características astrocíticas estudadas, porém sempre com valores basais reduzidos quando comparados com a CP que, em nossa avaliação, representou um melhor modelo para o estudo da internalização da proteína S100B. Estas células foram capazes de endocitar a S100B extracelular por um mecanismo dependente de RAGE e dinamina. Uma vez internalizada, a S100B seguiu pela via endocítica, colocalizando com importantes marcadores, como Dextran e Lysotracker. As vesículas de S100B mostraram um aumento de direcionalidade ao longo do tempo de incubação, afetado pela variação de cálcio intracelular. Estes dados mostram a importância da escolha de um modelo in vitro adequado de cultura de astrócitos, bem como evidenciam o importante papel destas células na remoção de concentrações tóxicas da proteína S100B do meio extracelular, auxiliando na compreensão dos mecanismos de sinalização desta proteína. / Astrocytes are glial cells that participate in a variety of function of central nervous system (CNS) such as the maintenance of the extracellular environment, removing toxic concentration of ions and neurotransmitters. These cells are involved in several neurodegenerative diseases and are important targets for the development of therapeutic strategies. Astrocyte primary culture (PC) is a potent instrument to study these cells in an isolated system, allowing the elucidation of mechanistic features specific for this type of cell. An alternative to this model is the use of cell lines, such as immortalized astrocytes (IA) or C6 glioma cells (C6). These linages have the advantage to present more homogeneous features, are easily, faster and lower cost to manipulate. Despite these facilities, cell lines present highly proliferative features and some different characteristics in comparison to PC, which put into question the validity of them as an astrocytic model. The selection of a suitable model to the study of astrocytes would allow us to evaluate protein extracellular effects, such as S100B with greater reliability. This protein is released and secreted mainly by astrocytes in the CNS, exerting trophic and toxic effect in a RAGE dependent manner. S100B toxic effects are shown in high extracellular concentrations, although the clearance of this protein from the extracellular space is poorly understood. In view of this, the goal of this research was to show a comparative analysis of PC, IA and C6 regarding morphological features, protein profile and classical astrocytic functions. Furthermore, we evaluated the mechanism of S100B internalization, characterization of internalized vesicles and intracellular dynamics in astrocytes. In addition, the standardization of a colorimetric assay to measure the glutamyl-transferase activity of glutamine synthetase (GS) was performed, considering the lack of this study in culture of astrocytes and different brain structures. This enzyme is considered an astrocytic marker and any dysfunction may compromise the glutamine-glutamate cycle, which is observed in many neurodegenerative diseases. The assay was accurate, sensitive, linear, specific and with high applicability in the CNS. Our results showed that the two cell lines (IA and C6) were positive for characteristic proteins of astrocytes, although expressing less quantities then PC. Similarly, the glutamatergic and energetic metabolism and cellular communication by gap junction also showed to be reduced in lineages cells. IA did not reveal a reproducible model of classic astrocytic functions, in opposite to C6 cells that presented a similar response to PC when submitted to the same stimulus. Nevertheless, PC showed pronounced astrocytic characteristics, representing the best model for the study of S100B protein internalization. The results in this study revealed that cultured astrocytes efficiently remove fluorescently labeled extracellular S100B in a time-dependent manner by vesicle endocytosis. The internalization was RAGE and dynamine dependent. In time, vesicles capturing S100B exhibit directional mobility, meaning that vesicles get functionally attached to the cytoskeleton. Moreover, the mobility of vesicles capturing S100B was affected by changes in [Ca2+]. These data support to the understanding of the mechanism of extracellular signaling of S100B protein, as well as the role of astrocytes in this regulation.

No description available.

Um bom modelo experimental deve contar com métodos de avaliação eficazes de seus parâmetros. Esta é uma observação importante quando se faz necessária a avaliação da nocicepção e da incapacitação articular em animais experimentais. O estabelecimento de novos critérios aos testes animais é fundamental para que processos inflamatórios articulares possam continuar sendo estudados, entendidos e resolvidos. Buscando contribuir neste sentido, este trabalho realizou a padronização do teste de incapacitação dinâmico (TID) para avaliação da incapacitação articular em modelos experimentais de artrite. Os resultados obtidos mostram que o TID é sensível na avaliação da incapacitação articular em modelos de artrite induzida por antígeno (AIA) ou por zimosana. Além disso é preditivo para o estudo do efeito farmacológico de drogas que interfiram na incapacitação articular como anti-inflamatórias ou analgésicas. Desde o início da década de 90, quando participação das células da glia na dor foi descrita, diversos trabalhos surgiram mostrando seu papel em diferentes modelos animais. A participação das células da glia espinais na dor e incapacitação em modelos experimentais de artrite e artrite reumatoide têm sido relatada, mas não há descrição desta participação em função do tempo de indução do processo inflamatório articular. Por meio de ferramentas farmacológicas e moleculares, este trabalho mostra que as células da glia, tanto espinais como do gânglio da raiz dorsal estão participando na gênese e manutenção da incapacitação inflamatória articular em modelo de AIA. A participação destas células ocorre por meio da liberação de IL-1? e TNF? em nível medular e pela primeira vez é mostrado que a ativação astrocítica parece preceder a ativação microglial neste modelo. / A good experimental model must rely on effective methods of evaluation of its parameters. This is an important observation when it is necessary to evaluate the articular nociception and disability in experimental animals. Establishing new criteria to test animals is essential for inflammatory joint can continue being studied, understood and resolved. Seeking help in this sense, this work constitutes a test dynamic weight bearing (DWB) standardization for assessment of articular incapacitation in experimental models of arthritis. The results show that the DWB is sensitive in assessing the impairment models articular antigen-induced arthritis (AIA) or zimosana. Furthermore is predictive for studying the pharmacological effects of drugs that interfere with articular incapacitation as antiinflammatory or analgesic. Since the early 90s, when participation of glial cells in pain was described, several studies have emerged showing its role in different animal models. The involvement of glial cells in the spinal pain and disability in experimental models of arthritis and rheumatoid arthritis have been reported, but no description of this contribution versus time of induction of joint inflammation. Through molecular and pharmacological tools, this work shows that the glial cells, both as the spinal dorsal root ganglio are participating in the genesis and maintenance of inflammatory joint incapacitation in AIA model. The participation of these cells occurs through the release of IL-1? and TNF? in the spinal cord and the first time it is shown that astrocytic activation appears to precede the microglial activation in this model.

Evidências sugerem que o aprendizado e a realização de tarefas motoras de habilidade podem induzir mudanças comportamentais e neurofisiológicas, o que ocorre tanto em animais intactos quanto naqueles submetidos às lesões do SNC. Nesse sentido, alguns trabalhos evidenciam uma possível participação dos astrócitos GFAP+ na plasticidade induzida por experiências comportamentais. Sendo assim, o objetivo do presente estudo foi avaliar o desempenho sensório-motor e aspectos morfológicos de astrócitos GFAP+ em estruturas encefálicas importantes para o controle motor, tais como o córtex sensório-motor (área de representação do membro anterior) e o estriado dorsolateral, em ratos controles ou submetidos à HIC e aos treinamentos de habilidade do alcance (TH) ou ao treinamento de não-habilidade (TNH). Para tanto, ratos Wistar adultos foram inicialmente adaptados às diferentes tarefas motoras empregadas ao longo de três semanas. Após, os mesmos foram submetidos às cirurgias de indução da hemorragia intracerebral (HIC) por meio da administração intra-estriatal de colagenase tipo IV ou sham. Em seguida, os animais dos grupos S-TH e HIC-TH foram submetidos ao treinamento da tarefa de habilidade do alcance e preensão, os animais dos grupos S-TNH e HIC-TNH foram submetidos ao treinamento da tarefa de não-habilidade e os animais S-ST e HIC-ST não receberam nenhum tipo de treinamento durante 4 semanas. Ao longo desse período, os animais foram testados quando ao desempenho sensório-motor ao final de cada semana de treinamento (exceto o teste do cilindro, realizado apenas nos períodos pré-cirurgia, pós-cirurgia e póstreinamento). Encerrado o período de treinamento, os animais foram profundamente anestesiados, perfundidos e tiveram seus encéfalos processados para a análise morfológica. Os resultados demonstram que a realização da tarefa de habilidade do alcance e preensão foi capaz de aumentar o comprimento dos processos primários em astrócitos GFAP+, o que ocorreu em estruturas cerebrais importantes para o controle motor, tais como o córtex sensório-motor (bilateralmente) e o estriado dorsolateral (perilesional), tanto em animais lesados pela HIC quanto em animais nãolesados. De modo particular, essas modificações astrogliais foram aumentadas quando ocorreu a associação da HIC com o treinamento de habilidade do alcance. Além disso, a referida tarefa de habilidade, mas não o treinamento de não-habilidade, foi capaz de promover uma melhor recuperação sensório-motora, avaliada pelos testes comportamentais. Sendo assim, nossos resultados sugerem que as modificações morfológicas em astrócitos GFAP+ poderiam fazer parte dos mecanismos neurobiológicos que medeiam a plasticidade induzida pela tarefa de habilidade, tanto em animais que sofreram uma HIC quanto em animais não-lesados, além de possivelmente contribuírem para a recuperação sensório-motora.

Um bom modelo experimental deve contar com métodos de avaliação eficazes de seus parâmetros. Esta é uma observação importante quando se faz necessária a avaliação da nocicepção e da incapacitação articular em animais experimentais. O estabelecimento de novos critérios aos testes animais é fundamental para que processos inflamatórios articulares possam continuar sendo estudados, entendidos e resolvidos. Buscando contribuir neste sentido, este trabalho realizou a padronização do teste de incapacitação dinâmico (TID) para avaliação da incapacitação articular em modelos experimentais de artrite. Os resultados obtidos mostram que o TID é sensível na avaliação da incapacitação articular em modelos de artrite induzida por antígeno (AIA) ou por zimosana. Além disso é preditivo para o estudo do efeito farmacológico de drogas que interfiram na incapacitação articular como anti-inflamatórias ou analgésicas. Desde o início da década de 90, quando participação das células da glia na dor foi descrita, diversos trabalhos surgiram mostrando seu papel em diferentes modelos animais. A participação das células da glia espinais na dor e incapacitação em modelos experimentais de artrite e artrite reumatoide têm sido relatada, mas não há descrição desta participação em função do tempo de indução do processo inflamatório articular. Por meio de ferramentas farmacológicas e moleculares, este trabalho mostra que as células da glia, tanto espinais como do gânglio da raiz dorsal estão participando na gênese e manutenção da incapacitação inflamatória articular em modelo de AIA. A participação destas células ocorre por meio da liberação de IL-1? e TNF? em nível medular e pela primeira vez é mostrado que a ativação astrocítica parece preceder a ativação microglial neste modelo. / A good experimental model must rely on effective methods of evaluation of its parameters. This is an important observation when it is necessary to evaluate the articular nociception and disability in experimental animals. Establishing new criteria to test animals is essential for inflammatory joint can continue being studied, understood and resolved. Seeking help in this sense, this work constitutes a test dynamic weight bearing (DWB) standardization for assessment of articular incapacitation in experimental models of arthritis. The results show that the DWB is sensitive in assessing the impairment models articular antigen-induced arthritis (AIA) or zimosana. Furthermore is predictive for studying the pharmacological effects of drugs that interfere with articular incapacitation as antiinflammatory or analgesic. Since the early 90s, when participation of glial cells in pain was described, several studies have emerged showing its role in different animal models. The involvement of glial cells in the spinal pain and disability in experimental models of arthritis and rheumatoid arthritis have been reported, but no description of this contribution versus time of induction of joint inflammation. Through molecular and pharmacological tools, this work shows that the glial cells, both as the spinal dorsal root ganglio are participating in the genesis and maintenance of inflammatory joint incapacitation in AIA model. The participation of these cells occurs through the release of IL-1? and TNF? in the spinal cord and the first time it is shown that astrocytic activation appears to precede the microglial activation in this model.

This study analyzed sex differences in methylphenidate (MPH) sensitization and corresponding changes in glial cell-derived neurotrophic factor (GDNF) and brain-derived neurotprhic factor protein (BDNF) in adolescent male and female rats. After habituation to a locomotor arena, animals were sensitized to MPH (5mg/kg) or saline from postnatal day (P) 33–49, tested every second day. On P50, one group of animals were injected with saline and behavior assessed for conditioned hyperactivity. Brain tissue was harvested on P51 and analyzed for GDNF protein. A second group of animals was also sensitized to MPH from P33 to 49, and expression of behavioral sensitization was analyzed on a challenge given at P60, and BDNF protein analyzed at P61. Females demonstrated more robust sensitization to MPH than males, but only females given MPH during sensitization demonstrated conditioned hyperactivity. Interestingly, MPH resulted in a significant increase in striatal and accumbal GDNF with no sex differences revealed. Results of the challenge revealed that females sensitized and challenged with MPH demonstrated increased activity compared to all other groups. Regarding BDNF, only males given MPH demonstrated an increase in dorsal striatum, whereas MPH increased accumbal BDNF with no sex differences revealed. A hierarchical regression analysis revealed that behavioral sensitization and the conditioned hyperactivity test were reliable predictors of striatal and accumbal GDNF, whereas sensitization and activity on the challenge were reliable predictors of accumbal BDNF, but had no relationship to striatal BDNF. These data have implications for the role of MPH in addiction and dopamine system plasticity.

<p>The symptoms of Parkinson's disease occur due to degeneration of dopamine neurons in substantia nigra. It has been demonstrated that glial cell line-derived neurotrophic factor (GDNF) is a potent neurotrophic factor when it comes to protect and enhance survival of dopamine neurons in animal models of Parkinson's disease. The aim of this study was to evaluate short- and long-term effects of GDNF on survival and nerve fiber outgrowth of dopamine cells and astrocytic migration in mouse fetal ventral mesencephalic (VM) tissue. Primary tissue cultures were made of mouse fetal VM tissue and evaluated at 7 and 21 days in vitro (DIV) in terms of dopaminergic nerve fiber outgrowth and astrocytic migration when developed with GDNF present, partially, or completely absent. The results revealed that VM tissue cultured in the absence of GDNF did not exhibit any significant differences in migration of astrocytes or dopaminergic nerve fiber outgrowth neither after 7 DIV nor after 21 DIV, when compared with tissue cultured with GDNF present. Migration of astrocytes and dopaminergic nerve fiber outgrowth reached longer distances when tissue was left to develop for 21 DIV in comparison with 7 DIV. In order to study the long-term effects of GDNF, mouse fetal dopaminergic tissue was transplanted into the ventricles of adult mice and evaluated after 6 months. No surviving dopamine neurons were present in the absence of GDNF. In contrast dopamine neurons developed with GDNF did survive, indicating that GDNF is an essential neurotrophic factor when it comes to long-term dopamine cell survival. More cases have to be assessed in the future in order to strengthen the findings. Thus, transplanted dopamine neurons will be assessed after 3 and 12 months in order to map out when dopamine neurons deprived of GDNF undergo degeneration.</p>

La activación glial es un proceso que se ha implicado en diversas patologías entre las que se incluyen diferentes enfermedades neurodegenerativas, como la enfermedad de Alzheimer o la Esclerosis Lateral Amiotrófica. Esto se debe a que durante la activación glial se producen mediadores proinflamatorios, como la ciclooxigenasa (COX-2), el óxido nítrico (NO), factor de necrosis tumoral (TNF-alfa), la interleuquina-1 (IL-1) o la interleuquina-6 (IL-6), que presentan un potencial neurotóxico.El grupo de factores de transcripción C/EBPs (CCAAT/enhancer binding proteins) pertenecen a la familia bZIP y está compuesta por seis miembros. C/EBP-alfa, C/EBP-beta y C/EBP-delta participan en procesos como la proliferación y diferenciación celular o el control del metabolismo. Además, estos factores de transcripción se encuentran implicados en procesos inflamatorios como la respuesta de fase aguda o la activación de macrófagos, donde regulan la transcripción de muchos mediadores proinflamatorios, que se han relacionado con los efectos más neurotóxicos de la activación glial. En este trabajo se ha caracterizado la expresión de C/EBP-alfa, C/EBP-beta y C/EBP-delta en los astrocitos y la microglía en condiciones basales y también durante la activación glial. En primer lugar, C/EBP-alfa se expresa principalmente en la microglía y sus niveles disminuyen de forma tiempo y concentración dependiente cuando las células se tratan con lipopolisacárido (LPS) como estímulo proinflamatorio. Además del LPS, que es un agonista del receptor TLR4, la activación de los receptores TLR2, TLR3 y TLR9 también produce la disminución de este factor de transcripción.La síntesis de C/EBP-delta tiene lugar tanto en astrocitos como en microglía durante la activación glial in vitro, cuando estas células se tratan con LPS. Los agonistas de los receptores TLR2, TLR3 y TLR9 producen un aumento similar al producido por el LPS en las células microgliales. Dicho aumento está mediado por la actividad del enzima ERK1/2 y supone un incremento de la unión de C/EBP-delta al promotor de COX-2. En la microglía activada, C/EBP-delta forma dímeros con otros factores de transcripción como p65 (un componente de NF-kB) y C/EBP-beta.Por su parte, C/EBP-beta se encuentra presente de una forma mayoritaria en las células microgliales, aunque también se encuentra en menor cantidad en los astrocitos. El tratamiento con LPS supone el aumento tiempo y concentración dependiente de los niveles nucleares de C/EBP-beta gracias a la síntesis del novo. Este aumento está mediado por la enzima JNK. Para estudiar la funcián de C/EBP-beta en la activación glial se han generado clones de la línea microglial BV2 que sobreexpresan LIP, una isoforma de C/EBP-beta que actúa como un dominante negativo y se han utilizado ratones deficientes en C/EBP-beta. La inhibición de C/EBP-beta supone una atenuación en la producción del ARNm de los mediadores proinflamatorios NOS-II, COX-2 e IL-6 cuando las células gliales se activan, y también en la producción de NO cuando las células se tratan con LPS e IFN-gamma.Los resultados de este trabajo sugieren la implicación de C/EBP-alfa, C/EBP-beta y C/EBP-gamma en la regulación de la síntesis de diversos mediadores proinflamatorios, y su importancia en la parte más neurotóxica de la activación glial.

<p>Chronically implanted recording electrode arrays linked to prosthetics have the potential to make positive impacts on patients suffering from full or partial paralysis [1;2]. Such arrays are implanted into the patient's cortical tissue and record extracellular potentials from nearby neurons, allowing the information encoded by the neuronal discharges to control external devices. While such systems perform well during acute recordings, they often fail to function reliably in clinically relevant chronic settings [3]. Available evidence suggests that a major failure mode of electrode arrays is the brain tissue reaction against these implants (termed the glial scar), making the biocompatibility of implanted electrodes a primary concern in device design. Previous studies have focused on modifying the form factor of recording arrays, implanting such arrays in experimental animals, and, upon explantation, evaluating the glial scarring in response to the implant after several weeks in vivo. Because of a lack of information regarding the mechanisms involved in the tissue reaction to implanted biomaterials in the brain, it is not surprising that these in vivo studies have met with limited success. This dissertation describes the development of a simple, controlled in vitro model of glial scarring and the utilization of that model to probe the cellular and molecular mechanisms behind glial scarring.</p><p>A novel in vitro model of glial scarring was developed by adapting a primary cell-based system previously used for studying neuroinflammatory processes in neurodegenerative disease [4]. Midbrains from embryonic day 14 Fischer 344 rats were mechanically dissociated and grown on poly-D-lysine coated 24 well plates to a confluent layer of neurons, astrocytes, and microglia. The culture was injured with either a mechanical scrape or foreign-body placement (segments of 50 mm diameter stainless steel microwire), fixed at time points from 6 h to 10 days, and assessed by immunocytochemistry. Microglia invaded the scraped wound area at early time points and hypertrophied activated astrocytes repopulated the wound after 7 days. The chronic presence of microwire resulted in a glial scar forming at 10 days, with microglia forming an inner layer of cells coating the microwire, while astrocytes surrounded the microglial core with a network of cellular processes containing upregulated GFAP. Neurons within the culture did not repopulate the scrape wound and did not respond to the microwire, although they were determined to be electrically active through patch clamp recording. </p><p>This initial model recreated many of the hallmarks of glial scarring around electrodes used for recording in the brain; however, the model lacked the reproducibility necessary to establish a useful characterization tool. After the protocol was amended to resemble protocols typically used to culture neural stem/precursor cells, an intense scarring reaction was consistently seen [5]. To further optimize and characterize the reaction, six independent cell culture variables (growth media, seeding density, bFGF addition day, serum concentration in treatment media, treatment day, and duration of culture) were varied systematically and the resulting scars were quantified. The following conditions were found to give the highest level of scarring: Neurobasal medium supplemented with B27, 10% fetal bovine serum at treatment, 10 ng/ml b-FGF addition at seeding and at treatment, treatment at least 6 days after seeding and scar growth of at least 5 days. Seeding density did not affect scarring as long as at least 500,000 cells were seeded per well, but appropriate media, bFGF, and serum were essential for significant scar formation. </p><p>The optimized in vitro model was then used to help uncover the underlying molecular and cellular mechanisms behind glial scarring. A microwire coating that mimics the basal lamina present within glial scars was developed that allows cells responding to the coated microwire to be isolated and evaluated (i.e. through cell counting or cell staining). A panel of soluble factors known to be involved in glial scar formation was added to the media and the cellular response was recorded. The extent of cell accumulation on the coated microwires was significantly increased by titration of the culture with serum, the pleotropic growth factor bFGF, the inflammatory cytokines IL-1&alpha; and IL-1&beta;, and the growth factors PDGF and BMP-2. The other fourteen soluble factors tested had little to no effect on the number of cells that attached to the coated microwires, although a specific blocker of the bFGF receptor was able to abrogate the effect of bFGF. This study proposes essential roles in glial scarring of serum, which infiltrates brain tissue upon disruption of the blood-brain barrier, and bFGF, which is a necessary growth and survival factor for the neural precursor cells that respond to injury. These insights suggest repeated rounds of implant micromotion-induced cellular damage, with the resultant neuronal death, serum release, and bFGF deposition may thicken the glial scar and lead to recording signal loss.</p> / Dissertation