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Mais de 90% dos indivíduos alcoolistas são fumantes e fumantes consomem duas vezes mais álcool que não fumantes. Uma justificativa para a elevada frequência do uso concomitante dessas duas drogas de abuso seria reduzir os efeitos indesejáveis e prolongar os efeitos prazerosos de ambos. Embora muitos estudos avaliem o efeito isolado dessas duas drogas sobre funções do sistema nervoso central, poucos avaliam o efeito da associação. Portanto, foi nosso objetivoavaliar o efeito da associação entre álcool e cigarro sobre a proliferação celular hipocampal e a memória, em ratos adultos.Ratos Wistar, machos, adultos (280 a 300g) foram divididos em grupos(n = 10/grupo): a) TAB: expostos diariamente à fumaça da queima de 6 cigarros, por 2 h, em câmara hermética com circulação de ar controlada; b) ALC: administrados com etanol, 2g/kg (20% w/v), via gavagem (VO), mantidos por 2 h em câmara com circulação de ar ambiental; c) ALCTAB: administrados com etanol (2g/kg),VO, e imediatamente após expostos à fumaça de 6 cigarros e d) CTR: administrados com salina, VO, mantidos por 2 h em câmara com circulação de ar ambiental. O tratamento se repetiu 2 vezes ao dia (9 e 14h), por 33 dias. No 25º dia do início do experimento foram avaliados para memória de trabalho no teste de reconhecimento espontâneo de objetos e no 28º (treino) e 29º (teste) para memória de longa duração no teste da esquiva inibitória. No 34º dia do início do experimento os ratos foram anestesiados com cetamina (50 mg/kg) e xilazina (10 mg/kg) após duas administrações de 100 mg/kg de 5-bromo-2-deoxyuridine, via intraperitoneal, 24 e 2 h antes da eutanásia. Após perfusão transcardíaca para fixação do encéfalo os cérebros foram removidos para posterior inclusão em parafina. Células imunorreativas foram quantificadas na camada granulare zona subgranular do giro denteado do hipocampo dos ratos. Os resultados foram analisados por análise de variância (ANOVA) de uma via, seguida do teste de Bonferroni para detecção de diferença entre os grupos (P< 0,05). O sangue troncular de alguns ratos foi coletado para determinação de parâmetros bioquímicos. Nossos resultados mostraram queálcool,cigarroou sua associação não afetaram a memória de trabalho ou a memória de longa duração. No entanto, a associação ALCTAB reduziu em cerca de 60% a proliferação celular hipocampal. Adicionalmente, observamos que o uso de álcool, isoladamente,reduziu a proliferação hipocampalem 40% e a exposição ao cigarro, em 20%. O consumo hídrico aumentou de modo significativo para o grupo ALCTAB, do mesmo modo que a glicemia. Portanto, nossos resultados indicam que a associação entre álcool e tabaco afeta negativamente a proliferação celular hipocampal de ratos. A redução observada nos animais ALCTAB resulta da soma dos efeitos observados nos grupos ALC e TAB isoladamente, sugerindo um efeito aditivo. Todavia, não observamos efeitos na memória de trabalho ou na de longo prazo, possivelmente relacionados à exposição de doses moderadas de álcool ou exposição à fumaça de pouco cigarros ao dia. Não descartamos, contudo, que um tempo maior de exposição possa afetar esses parâmetros. / More than 90% of alcoholics are smokers and smokersdrink twice than nonsmokers. One possible reason for the high frequency of concomitant use of these two drugs of abuse could be related to decreasing on undesirable effects and prolong the pleasurable effects of both. Although there are many studies evaluating the effect of these two drugs in the central nervous system, few studies evaluate the effect of the combination between alcohol and tobacco. Therefore, our objective was to evaluate the effect of the association between alcohol and cigarette smoking on hippocampal cell proliferation and memory in adult rats. Male Wistar rats, adult (280 to 300g) were divided into groups (n = 10/group): a) TAB: daily exposed to the smoke from burning of 6cigarettes for 2 h in hermetic chamber with controlled air circulation; b) ALC: administrated with ethanol 2g/kg (20% w / v), by gavage (PO), kept for 2 h in a chamber with air circulation environmental c) ALCTAB: administrated with ethanol (2g/kg) PO, and immediately after exposure to 6cigarette smoke and d) CTR: administered with glucose solution (5%0 , PO, kept for 2 h in a chamber with air circulation environment. The treatment was repeated twice a day (9 a.m. and 2 p.m.) for 33 days. On the 25th day of the beginning of the experiment rats were assessed for working memory the in the novel spontaneous objects recognition task and 28th (training) and 29th(test) to long-term memory in inhibitory avoidance test. After 34 days from the beginning of the experiment, rats were anesthetized with ketamine (50 mg / kg) and xylazine (10 mg / kg) after two administrations of 100 mg/kg of 5-bromo-2-deoxyuridine, intraperitoneally, 2 h before the euthanasia. After transcardiac perfusion the brain were fixed and included in paraffin. Immunoreactive cells were quantified in the granular layer and subgranular zone of the dentate gyrus(GD) of the hippocampus of rats. Results were analyzed by analysis of variance (ANOVA)-one way followed by the Bonferroni test for detecting difference between groups (P <0.05). Biochemical parameters were analyzed from the trunk blood of some rats. Our results showed that alcohol, cigarettes or their association did not affect working memory or long term memory. However, the association ALCTAB reduced the hippocampal cell proliferation by about 60%. Additionally, we observed that the use of alcohol alone reduced hippocampal proliferation by 40% and exposure to smoking in 20%. The water consumption increased significantly in the group ALCTAB in the same way that blood glucose levels. Therefore, our results indicate that the association between alcohol and tobacco negatively affects hippocampal cell proliferation in rats. Decreasing on cell proliferation in the ALCTAB group can be taken as the sum from ALC and TAB groups, suggesting an additive effect. However, we observed no effects on working memory or long-term memory, possibly related to exposure to moderate doses of alcohol or few cigarettes smokes along the day. We do not discard that longer exposition would affect these parameters.

A doença de Alzheimer (DA) é caracterizada por um quadro clínico complexo e multifatorial, que envolve perdas cognitivas, déficit de memória e prejuízo na convivência social, observadas mais precocemente nessa população. O tecido cerebral dos portadores apresenta perdas neurais, disfunções neurovasculares, processos inflamatórios, gliose e lesões características da doença como as placas neuríticas e os emaranhados neurofibrilares. Ademais, as evidências apontam para similaridade entre DA e a demência induzida por diabetes mellitus, visto haver uma relação direta que liga a resistência e a deficiência na sinalização da insulina, com as mudanças no metabolismo da glicose. Essas alterações resultam em redução no estado de O-glicosilação com N-acetil-glucosamina das proteínas intracelulares, ativação das células gliais e o desequilíbrio homeostático na relação entre cinase/fosfatase desencadeada pela redução de metabólitos endógenos e aumento de cálcio intracelular. A resposta direta dessas mudanças é caracterizada pela expressão de marcadores celulares e liberação de mediadores inflamatórios que contribuem para a progressão e severidade da doença. Ainda, interações entre variações metabólicas e a ativação inflamatória alteram o microambiente do sistema nervoso central, ativando aguda e cronicamente astrócitos e microglia. Neste estudo investigamos a hipótese de que a infusão intracerebroventricular da estreptozotocina (STZ) desencadeia alterações patofisiológicas e moleculares em hipocampos. Em nossos experimentos, foram avaliadas as mudanças promovidas pela infusão de STZ após 1 e 4 semanas. Nossos resultados demonstram que a STZ afeta elementos importantes na via de sinalização da insulina no hipocampo, declínio da funções cognitivas e alterações neuroquímicas. Demonstramos que o grupo STZ apresentou níveis elevados da serina 307 do IRS-1 e redução na captação de glicose no hipocampo, possivelmente, através da resistência local à insulina e por disfunções astrocíticas. Além disso, demonstramos o impacto da ativação excessiva da calcineurina e a sinalização do fator nuclear de ativação das células T (NFAT), têm consequências a curto e longo prazo na progressão dos processos neurodegenerativos observados no modelo de DA esporádico. / Alzheimer’s disease (AD) is characterized by a complex and multifactorial clinical presentation, which includes cognitive loss, memory deficits, and impairment in social coexistence, observed earlier in this population. The patients’ brain tissue presents neural losses, neurovascular dysfunctions, inflammatory processes, gliosis, and characteristic lesions of the disease, such as senile plaques and neurofibrillary tangles. In addition, the evidence indicates to similarity shared AD and dementia induced by diabetes mellitus by occur a direct relationship of insulin resistance and deficiency in insulin signaling with changes in glucose metabolism. These changes result in lower levels of protein modified by glycosylation with O-linked β-N-acetyl-glucosamine of intracellular, in activation of glial cells, and homeostatic imbalance in the kinase/phosphatase relationship triggered by the decrease of endogenous metabolites and increase of intracellular calcium. The direct response of these changes is characterized by the expression of cellular markers and the release of inflammatory mediators that contribute to the progression and severity of the disease. Furthermore, interactions among metabolic variations and inflammatory activation alter the microenvironment of the central nervous system, activating acute and chronic astrocytes and microglia. We hypothesized that intracerebroventricular infusion of streptozotocin (STZ) triggers pathophysiological and molecular changes in hippocampus. The changes promoted by the STZ infusion were evaluated after one and four weeks. Our results show that insulin STZ affects important elements of the insulin-signaling pathway in the hippocampus, cognitive decline and neurochemical changes. Here, we show that STZ group had elevated levels of serine 307 phosphorylation of IRS-1 and decrease in the uptake of glucose into the hippocampus, possibly, through local resistance to insulin and by astrocytic dysfunction. In addition, these results indicate that aberrant calcineurin activation and nuclear factor of activated T cells (NFAT) signaling develop earlier and later consequences in the progression of the neurodegenerative processes observed in the sporadic AD model.

Orientadora: Luciana Pinato / Banca: Sanseray da Silveira Cruz / Banca: Vitor Engrácia Valenti / Resumo: Reações imunes geradas no organismo materno durante o período gestacional podem provocar alterações no desenvolvimento do feto. O LPS, endotoxina lipopolissacarídea presente na parede das bactérias gram-negativas, é capaz de gerar a produção de citocinas, mimetizando dessa forma um quadro de inflamação pré-natal quando administrado na fêmea prenhe durante o período gestacional. A prole de ratas prenhes expostas a esta endotoxina pode apresentar assim diversos problemas comportamentais e/ou cognitivos que refletem alterações ocorridas no sistema nervoso central (SNC) durante o seu desenvolvimento. Entre as diversas patologias que podem resultar de um transtorno no neurodesenvolvimento está o transtorno do espectro autista (TEA). Ainda sem uma causa definida em humanos, estima-se que cerca de uma a cada 150 crianças nascidas atualmente são acometidas por essa patologia. Distúrbios de comportamento e de comunicação/interação social constituem a díade que caracteriza o TEA e dependendo do grau de acometimento é comum encontrar também nestes e de forma geral em indivíduos com transtornos de neurodesenvolvimento problemas atencionais, de aprendizado e memória. O quadro inflamatório no período de gestação causa uma série de alterações no organismo materno, sendo que algumas destas alterações alcançam o feto em desenvolvimento. Uma destas alterações pode ser a redução no conteúdo de melatonina na circulação materna e fetal. A melatonina, hormônio produzido pela glândula pineal, apres... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Immune reactions generated in the maternal organism during the gestational period may cause changes in the fetal development. The endotoxin lipopolysaccharide (LPS) present on the wall of Gram-negative bacteria is able to induce the production of cytokines, mimicking a state of prenatal inflammation when administered in the pregnant female during the gestational period. The offspring of pregnant rats exposed to this endotoxin may present several behavioral and/or cognitive problems that reflect changes in the central nervous system (CNS). The autism spectrum disorder (ASD) is one of this neurodevelopmental conditions, and although without a definite cause in humans, is related to be present in one to every 150 children born. Behavior and communication/social interaction disorders constitute the dyad that characterizes the ASD. Besides these, depending on the degree of involvement it is common to find in these individuals‟ attention, learning and memory problems. Melatonin, a hormone produced by the pineal gland, presents several functions during neurodevelopment and the alteration in the synthesis and release of this hormone in the maternal organism throughout pregnancy has been correlated to cases of ASD. Investigations about the effects of a prenatal inflammatory condition in behavior, in the morphology and neurochemistry of brain areas can contribute for future pharmacological or behavioral studies in these patients. Considering that exposure to LPS during the development ... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

A epigenética é considerada como a interface entre os componentes genéticos, o ambiente externo e o estilo de vida. Estudos recentes sugerem uma relação entre o processo de envelhecimento cerebral e o desequilíbrio de mecanismos epigenéticos, contudo, estes dados ainda não são conclusivos. Ainda, tem sido demonstrado que o exercício físico parece alterar marcadores epigenéticos em hipocampo de ratos adultos jovens. Sabe-se que o grau de neuroplasticidade varia com a idade e que as estruturas encefálicas podem responder diferentemente à exposição ao exercício. Assim, este trabalho teve como objetivo central investigar o impacto do exercício físico sobre parâmetros epigenéticos em hipocampo e estriado de ratos Wistar em diferentes fases do desenvolvimento. Na primeira etapa, avaliou-se os efeitos do processo de envelhecimento e do exercício físico sobre parâmetros de metilação, conteúdo das enzimas DNA metiltransferase 1 (DNMT1) e DNA metiltransferase 3b (DNMT3b) e níveis de metilação da histona H3-K9 em hipocampos de ratos Wistar adultos jovens (3 meses) e envelhecidos (20 meses). Os animais foram submetidos a diferentes protocolos de exercício físico: sessão única, que constituiu em corrida em esteira durante 20 minutos, ou treinamento crônico, caracterizado pela corrida em esteira por 20 minutos durante duas semanas. Ainda, no intuito de verificar os efeitos agudos e tardios do exercício, os animais foram decapitados 1 ou 18 horas após a sessão única ou o último treino do protocolo crônico. Observou-se um perfil de hipometilação global nos animais envelhecidos, uma vez que este grupo apresentou uma redução no conteúdo hipocampal da enzima DNMT1 e nos níveis de metilação da histona H3-K9. A sessão única de exercício reduziu agudamente o conteúdo hipocampal das enzimas DNMT1 e DNMT3b no grupo adulto jovem, um indicativo de aumento da atividade transcricional e expressão gênica. No entanto, não afetou estes marcadores no grupo envelhecido. Além disto, a sessão única de exercício induziu uma redução nos níveis de metilação da histona H3-K9 no grupo adulto jovem, enquanto que, no grupo envelhecido induziu um aumento neste parâmetro em ambos os tempos testados. Ainda, o protocolo crônico reduziu de forma persistente este parâmetro no grupo adulto jovem, mas não alterou em ratos envelhecidos. Na segunda etapa, analisou-se o efeito destes mesmos protocolos de exercício sobre a atividade global da enzima Histona Desacetilase (HDAC) em estriado de ratos Wistar em diferentes fases do desenvolvimento, adolescentes (25 dias), adultos jovens (3 meses) e envelhecidos (20 meses). A sessão única de exercício induziu efeitos persistentes na atividade da HDAC nos adolescentes, visto que o grupo exercitado apresentou uma diminuição neste parâmetro em ambos os tempos testados, sugerindo um aumento nos níveis de acetilação de histonas e ativação da maquinaria transcricional. No entanto, o exercício não alterou a atividade desta enzima nos demais grupos, ratos adultos jovens e envelhecidos. Estes resultados sugerem que o exercício físico moderado de corrida em esteira é capaz de induzir mudanças epigenéticas em encéfalo de ratos, o que pode alterar a atividade transcricional, e assim, modular a expressão de genes específicos envolvidos com a função cerebral. Além disso, demonstramos que a modulação epigenética em resposta ao exercício ocorre de forma protocolo e idade-dependentes. / Epigenetics is considered as the interface between the genetic components, the external environment and lifestyle. Recent studies suggest a relationship between the brain aging process and the imbalance of epigenetic mechanisms, however, these data are not conclusive. Moreover, it has been shown that exercise seems to alter epigenetic markers in the hippocampus of adult rats. It is known that the neuroplasticity degree varies with age and that the brain structures may respond differently to exercise exposure. Therefore, this work was mainly aimed to investigate the impact of physical exercise on epigenetic parameters in the hippocampus and striatum of rats at different stages of development. In the first moment, we evaluated the effects of the aging and exercise on methylation parameters, DNA methyltransferase 1 (DNMT1) and DNA methyltransferase 3b (DNMT3b) content and histone H3-K9 methylation levels in hippocampi from young adult (3 months) and aged (20 months) Wistar rats. The animals were subjected to different exercise protocols: a single session, which consisted in running on a treadmill for 20 minutes, or chronic training, characterized by running on a treadmill for 20 minutes during two weeks. Moreover, in order to examine the acute and delayed effects of exercise, the animals were decapitated 1 or 18 hours after the single session or the last training session of chronic protocol. It was observed a global hipomethylation profile in the aged animals, since this group showed a reduction on hippocampal DNMT1 enzyme content and on histone H3-K9 methylation levels. The single exercise session acutely reduced hippocampal content of DNMT1 and DNMT3b enzymes in the young adult group, an indicative of increased transcriptional activity and gene expression. However, did not affect these markers in the aged group. Furthermore, the single exercise session induced a reduction on histone H3-K9 methylation levels in the young adult group, while in the aged group, increased this parameter in both tested times. Moreover, the chronic protocol also reduced persistently this parameter in the young adult group, but did not alter in the aged rats. In the second moment, it was analyzed the effect of these same exercise protocols on the global enzyme Histone Deacetylase (HDAC) activity in the striatum of Wistar rats at different stages of development, adolescents (25 days), young adult (3 months) and aged (20 months). The single exercise session induced persistent effects on HDAC activity in the adolescents, given that the exercised group showed a decrease in this parameter in both time points evaluated, suggesting increased levels of histone acetylation and transcriptional machinery activation. However, the exercise did not alter this enzyme activity in the other groups, young adult and aged rats. These results suggest that moderate exercise treadmill running it is able to induce epigenetic changes in rat brain, which might alter the transcriptional activity, and thus might modulate the expression of specific genes involved with the brain function. Furthermore, we demonstrated that epigenetic modulation in response to exercise occurs in a protocol and age-dependent manner.

A encefalopatia neonatal causada pela hipóxia-isquemia (HI) é uma importante causa de morte tanto em países desenvolvidos como em desenvolvimento. Diversas estratégias neuroprotetoras vêm sendo desenvolvidas para o tratamento deste tipo de lesão. O ambiente enriquecido (AE) surge como uma destas estratégias, pois se sabe que a interação social, estímulos visuais e sensoriais e atividade física proporcionadas pelo AE induzem mudanças comportamentais e neurofisiológicas. O objetivo deste estudo foi investigar os efeitos do AE sobre a ansiedade, memória emocional, locomoção e expressão de proteína fibrilar glial ácida (GFAP) no hipocampo de ratos Wistar jovens submetidos à HI encefálica neonatal. Ratos wistar machos e fêmeas, no 7º dia pós-natal (DPN), foram submetidos ao modelo de Levine-Rice de HI neonatal, no qual a artéria carótida comum esquerda é ocluída permanentemente e, na seqüência, os animais foram mantidos em uma atmosfera hipóxica (90 min, 8%O2-92%N2).Os animais foram divididos em quatro grupos: CTAP (controle ambiente padrão), CTAE (controle ambiente enriquecido), HIAP (hipóxia-isquemia ambiente padrão) e HIAE (hipóxia-isquemia ambiente enriquecido). Os animais dos grupos AE permaneceram no enriquecimento ambiental mantido desde o 8º DPN. Após o desmame os animais foram divididos em grupos e estimulados em AE (1h/dia por 2 semanas). Foram avaliados os efeitos da HI e do AE sobre a ansiedade na primeira exposição dos animais ao labirinto em cruz elevado (LCE) e a memória emocional através de duas exposições ao LCE; a locomoção foi avaliada através de filmagem e avaliação cinemétrica da altura e tamanho da passada; e, para análise da morfologia foi realizada a técnica de imunofluorescência para a GFAP na região de CA1 do hipocampo. Não houve alteração no nível de ansiedade dos animais, nem pela HI, nem pelo AE. Na análise do primeiro para o segundo dia de exposição ao LCE todos os animais apresentaram diminuição no número de entradas nos braços abertos (EBA). Ao avaliar a porcentagem de EBA, o grupo HIAP foi o único que não diminuiu este índice entre as exposições. Foi observada uma diminuição do percentual de EBA entre os grupos HIAP e HIAE na segunda exposição; também foi identificada uma diminuição do tempo e porcentagem de tempo em braços abertos do primeiro para o segundo dia para os grupos CTAE e HIAE. Na segunda exposição os animais HIAE quando comparados ao HIAP apresentaram menor de tempo e percentual de permanência nos braços abertos. Houve diminuição do número de entradas nos braços fechados (EBF) do primeiro para o segundo dia em todos os grupos, exceto no grupo HIAP. Em conjunto, esses achados indicam um prejuízo na formação da memória emocional nos animais submetidos à HI, sendo revertido pelo AE. A avaliação da cinemetria, observada através da caminhada em plataforma horizontal, indicou que não houve diferença entre o tamanho e altura das passadas nos quatro grupos estudados. Nas análises morfológicas, não foram encontradas diferenças significativas no hipocampo contralateral à lesão, porém do lado ipsilateral foi revelado um aumento da densidade de astrócitos apenas no grupo HIAP. Na porcentagem de área ocupada por astrócitos GFAP+ há um aumento do porcentual em ambos os lados somente no grupo HIAP. Sendo assim, nossos resultados indicam que o enriquecimento ambiental contribui para a recuperação e/ou reversão do déficit da memória emocional em animais com lesão hipóxico-isquêmica, assim como o AE reverte e/ou previne o aumento da densidade e porcentagem de área ocupada por astrócitos na região CA1 do hipocampo. / Encephalopathy caused by neonatal hypoxia-ischemia (HI) is a major cause of death in both developed and developing countries. Several neuroprotective strategies have been developed for the treatment of this type of injury. The enriched environment (AE) emerges as one of these strategies, because we know that social interaction, visual and sensory and physical activities offered by AE induce behavioral and neurophysiological changes. The objective of this study was to investigate the effects of enriched environment on anxiety, emotional memory, motor behavior and expression of glial fibrillary acidic protein (GFAP) in the hippocampus of young Wistar rats submitted to neonatal HI. Male and female Wistar rats, on the 7th day postnatal (DPN) were subjected to the Levine-Rice HI neonatal, in which the left common carotid artery is permanently occluded and, subsequently, animals were kept in an hypoxic atmosphere (90 min, 8% O2, 92% N2). The animals were divided into four groups: CTAP (control environmental standard), CTAE (control enriched environment), HIAP (hypoxia-ischemia environmental standard) and HIAE (hypoxia-ischemia enriched environment). The AE animals groups were maintained in environmental enrichment since the 8th DPN. After weaning, animals were divided into groups and stimulated in another enriched environment (1 h per day, for 2 weeks). The animal´s behavior was observed on elevated plus maze (EPM); locomotion was evaluated by the walking behavior and for morphology analysis was performed by immunofluorescence for GFAP in the hippocampal CA1 region. There was no change in anxiety level of the animals, either by HI or by AE. When analyzing the first to the second day of exposure to EPM all animals showed a reduction in the number of entries into open arms (EOA). HIAP was the only group which did not show a reduction in the percentage of OAE in the first EPM exposure. In the second exposure, HIAE group reduced the percentage of EOA, when compared to HIAP. Considering TOA and percentage of TOA, AE groups showed a decrease from the first to the second day. In the second exposure there was a decrease in percentage of TOA and TOA in HIAE group when compared to the HIAP. There was a decrease in the number of closed arm entries (ECA) from first to second day in all groups except the group HIAP. Taking together, these findings indicate impairment in emotional memory in animals subjected to HI, being reversed by AE. The evaluation of the walking behavior showed no difference between the size and height of the steps in the four groups. In morphological analysis, no significant differences were found in the hippocampus contralateral to the lesion, but the ipsilateral side revealed an increased density of astrocytes only in the group HIAP. The percentage of area occupied by GFAP+ astrocytes increased on both sides in the HIAP group. Thus, our results indicate that environmental enrichment contributes to the recovery and / or reversal of the emotional memory deficit in animals with hypoxic-ischemic injury, as well as the enriched environment reverses and / or prevents the increase in density and percentage of area occupied by astrocytes in the hippocampal CA1 region.

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O ácido quinolínico (QUIN) é um metabólito implicado na patologia de diversas doenças neurodegenerativas, sendo que a injeção intraestriatal com QUIN é um modelo bastante utilizado para o estudo da doença de Huntington (DH). A DH envolve manifestações cognitivas, motoras e neuropsiquiátricas, sendo que a forma juvenil da doença (DHJ) tem uma progressão dos sintomas muito mais rápida e é bem menos estudada que a forma adulta. No presente trabalho desenvolvemos um modelo animal da DHJ, além de utilizarmos abordagens ex vivo e estudos in vitro com o objetivo de avaliar os efeitos do QUIN sobre a homeostase do citoesqueleto, as vias de sinalização direcionadas ao equilíbrio de fosforilação/desfosforilação dos filamentos intermediários (FI) de astrócitos e neurônios e a participação do citoesqueleto das células neurais sobre o dano celular no estriado, cortex cerebral e hipocampo de ratos jovens. Também foram avaliados parâmetros comportamentais no estudo in vivo. Para o estudo in vivo, os ratos foram submetidos a uma injeção intraestriatal de QUIN (150 nmol) ou solução salina (controles) e os parâmetros bioquímicos e comportamentais foram avaliados 1, 7, 14 e 21 dias após a injeção. Para o estudo ex vivo, foram utilizadas fatias de estriado tratadas com QUIN (100 μM) ou tampão fisiológico (controles) durante 50 min e ferramentas farmacológicas foram utilizadas para estudar as vias de sinalização envolvidas nos efeitos causados pela neurotoxina no citoesqueleto. Os estudos in vitro foram desenvolvidos utilizando astrócitos e neurônios estriatais em cultura primária, onde as células foram tratadas com QUIN (10-500 μM) ou apenas com veículo (controles) por 24 h. Os resultados mostraram que os ratos injetados com QUIN apresentaram uma diminuição da captação de glutamato e um aumento na captação de Ca2+ logo após a infusão. Estes efeitos causaram alteração na fosforilação dos FI, propagaram-se do estriado para o córtex cerebral e hipocampo e foram acompanhados de gliose reativa e neurodegeneração no estriado e córtex, mas não no hipocampo. Além disso, os animais apresentaram déficit cognitivo que precedeu as alterações motoras, o que é uma característica da DHJ. O estudo ex vivo mostrou que o QUIN causou hiperfosforilação das subunidades dos neurofilamentos (NF) e da proteína glial fibrilar ácida (GFAP), FI de neurônios e astrócitos, respectivamente. Esses efeitos foram dependentes da ativação de receptores glutamatérgicos ionotrópicos e metabotrópicos, do influxo de Ca2+ através de canais de Ca2+ dependentes de voltagem (VDCC) e da ativação de cinases dependentes e independentes de segundos mensageiros. Além disso, o estudo in vitro mostrou que a alteração da fosforilação dos FI neurais é acompanhada de reorganização do citoesqueleto neuronal e astroglial por mecanismos envolvendo Ca2+. Os efeitos sobre o citoesqueleto neuronal foram totalmente revertidos pelo meio condicionado de astrócitos tratados com QUIN. Ainda, o estudo em co-cultura astrócito/neurônio mostrou que há uma proteção recíproca contra os efeitos do QUIN. O conjunto dos nossos dados evidencia que o dano excitotóxico causado pelo QUIN, através do aumento do influxo de Ca2+ para o citoplasma, pode ser um dos principais responsáveis pela desregulação das cascatas de sinalização intracelulares direcionadas para o citoesqueleto, sendo então o citoesqueleto neural um importante alvo para as ações do QUIN no cérebro de ratos jovens. A formação de um quadro de excitotoxicidade, o rompimento da homeostase do citoesqueleto e a alteração tecidual e celular parecem ser etapas iniciais no dano causado pelo QUIN e podem estar relacionados com os déficits comportamentais observados nos animais. Acreditamos que esses resultados são relevantes para a compreensão dos mecanismos moleculares envolvidos na neurotoxicidade causada pelo QUIN em animais jovens e esperamos que a continuidade desse estudo possa contribuir ainda mais para o estudo das bases moleculares da DHJ. / Quinolinic acid (QUIN) is a neuroactive metabolite considered to be involved in neurodegenerative disorders, and the intrastriatal injection of QUIN is a commonly used model for the study of HD. The disease involves cognitive, motor and neuropsychiatric manifestations, and the juvenile form of the disease (JHD) has a more rapid progression of symptoms and is much less studied. In the present work we developed an animal model of JHD and ex vivo and in vitro approaches to evaluate the effects of QUIN on the homeostasis of the cytoskeleton, signaling pathways targeting the phosphorylation/dephosphorylation equilibrium of astrocyte and neuron intermediate filaments (IF) and the involvement of the cytoskeleton of neural cells on cell damage in the striatum, cerebral cortex and hippocampus of young rats. Behavioral parameters were also evaluated on in vivo study. For the in vivo study, rats were subjected to an instrastriatal injection of QUIN (150 nmol) or saline (controls) and the biochemical and behavioral parameters were evaluated 1, 7, 14 and 21 days after injection. For ex vivo study, striatal slices treated with QUIN (100 μM) or buffer (control) for 50 min and pharmacological approaches were used to study the signaling pathways involved in the effects caused by the neurotoxin on cytoskeleton. In vitro studies were developed using striatal neurons and astrocytes in primary culture, where cells were treated with QUIN (10-500 mM) or vehicle only (controls) for 24 h. The results showed that rats injected with QUIN showed a decrease in uptake of glutamate and increased uptake of Ca2 + after infusion. These effects caused alterations in the phosphorylation of IFs that propagated from striatum to cerebral cortex and hippocampus and were accompanied by reactive gliosis and neurodegeneration in cortex and striatum but not in hippocampus. Furthermore, the animals showed cognitive deficits that preceded motor changes, which is a characteristic of JHD. Ex vivo studies showed that QUIN caused hyperphosphorylation of neurofilament subunits (NF) and glial fibrillary acidic protein (GFAP), IF of neurons and astrocytes, respectively. These effects were dependent on the activation of ionotropic and metabotropic glutamate receptors, Ca2 + influx through voltage-dependent Ca2 + (VDCC) and the kinase-dependent and independent of activation of second messengers. Moreover, in vitro studies showed that the change in phosphorylation of neural IFs is accompanied by reorganization of the neuronal and astroglial cytoskeleton by mechanisms involving Ca2 +. The effects on the neuronal cytoskeleton were completely reversed by the conditioned medium of astrocytes treated with QUIN. Also, the study with co-cultured astrocyte-neuron showed that there is a mutual protection against the effects of QUIN. The set of our data shows that the excitotoxic damage caused by QUIN by increasing the influx of Ca2 + into the cytoplasm can be a major contributor to the misregulation of cascades of intracellular signaling directed to the cytoskeleton, making the cytoskeleton an important target for the actions of QUIN in brain of young rats. The formation of excitotoxicity, the disruption of cytoskeletal homeostasis and changes in cell tissue appear to be steps in the initial damage caused by QUIN and may be associated with behavioral deficits observed in the animals. We believe that these findings have contributed to a better understanding of the molecular mechanisms involved in the neurotoxicity caused by QUIN in young rats and we expect that the continuation of this study can contribute to the better understanding of the molecular basis of JHD.

INTRODUÇÃO O Transtorno Bipolar Pediátrico (TBP) é um transtorno mental grave que afeta o desenvolvimento e o crescimento emocional dos pacientes acometidos. O Fator Neurotrófico Derivado do Cérebro (Brain-Derived Neurotrophic Factor – BDNF) é reconhecido como um dos possíveis marcadores do quadro e de sua evolução. Esta neurotrofina tem reconhecido papel na sobrevivência, diferenciação e crescimento neuronal durante a infância e a idade adulta, atuando em áreas cerebrais envolvidas na patogênese dos transtornos de humor, como a amígdala e o hipocampo. Anormalidades na sinalização do BDNF no hipocampo poderiam explicar o declínio cognitivo visto em pacientes com TB. OBJETIVOS O estudo de possíveis correlações entre BDNF sérico e volume do hipocampo em pacientes com transtorno bipolar pode trazer importantes contribuições para a compreensão da neurobiologia do Transtorno Bipolar (TB). Assim, nosso objetivo com este estudo é avaliar possíveis mudanças no volume do hipocampo em crianças e adolescentes com TB e avaliar sua associação com os níveis séricos do BDNF. Além disso, avaliamos o desempenho de pacientes com TB em tarefas cognitivas relacionadas ao hipocampo e verificamos se houve correlação com os fatores mencionados acima, ou com o tempo de duração da doença. MÉTODOS A amostra incluiu 30 pacientes com idade de sete a dezessete anos, participantes do ProCAB (Programa para Crianças e Adolescentes com Transtorno Bipolar). Processo de avaliação: Pacientes e seus familiares passaram por uma triagem com os critérios do DSM-IV para TB, uma entrevista semi-estruturada, (K-SADS-PL), e finalmente por uma avaliação clínica seguida da aplicação de escalas para mensuração de sintomas de humor. Dos pacientes com diagnóstico confirmado de TB foram coletadas amostras de sangue para avaliação dos níveis do BDNF, e realizada a ressonância magnética do encéfalo. RESULTADOS A média observada (mm3) dos volumes de hipocampo direito e esquerdo foi, respectivamente, de 41910.55 e 41747.96. A média dos valores encontrados de BDNF periférico foi de 19.58pg ⁄ μg proteína, com desvio-padrão de 6,33. Não foram encontradas correlações estatisticamente significativas entre os níveis periféricos de BDNF e volume de hipocampo. Também não foram encontradas correlações significativas entre o desempenho cognitivo e volume de hipocampo, nem entre os demais fatores e duração da doença. CONCLUSÃO Ao contrário do que é observado em estudos de adultos com TB, não foram encontradas correlações entre os níveis periféricos de BDNF e volume de hipocampo. O mesmo ocorreu em relação à memória de trabalho e duração da doença. Acreditamos que a ausência de correlação observada neste estudo se deve ao curto tempo de evolução do TB em crianças e adolescentes. Além de estudos com maiores tamanhos amostrais para confirmar os presentes achados, investigações longitudinais, avaliando o desenvolvimento cerebral tendo um grupo de controles, e incluindo pacientes em diversos estados de humor, virgens de tratamento podem auxiliar no esclarecimento do papel do BDNF nas alterações cerebrais decorrentes do TB. / INTRODUCTION Pediatric Bipolar Disorder (PBD) is a serious mental disorder that affects the development and emotional growth of affected patients. The Brain Derived Neurotrophic Factor (Brain-Derived Neurotrophic Factor - BDNF) is recognized as one of the possible markers of the framework and its evolution. This neurotrophin has recognized role in the survival, differentiation and neuronal growth during childhood and adulthood, acting on brain areas involved in the pathogenesis of mood disorders, such as the amygdala and the hippocampus. Abnormalities in BDNF signaling in the hippocampus could explain the cognitive decline seen in patients with TB. OBJECTIVES The study of possible correlations between serum BDNF and hippocampal volume in patients with bipolar disorder can provide important contributions to the understanding of the neurobiology of Bipolar Disorder (BD).Thus, our aim with this study was to evaluate possible changes in hippocampal volume in children and adolescents with BD, and associate them to serum BDNF. Additionally, we evaluated the performance of cognitive tasks related to the hippocampus and verified if they presented a correlation with the factors mentioned above, or disease duration. METHODS Subjects included 30 patients aged seven to seventeen years from the ProCAB (Program for Children and Adolescents with Bipolar Disorder). Evaluation process: Patients and their families underwent a screening in which are applied the DSM-IV criteria for TB, and a semi-structured interview (K-SADS-PL).Finally, the patients underwent clinical evaluation, followed by the application of scales to measure mood symptoms. Of the patients with confirmed diagnosis of TB blood samples were collected to evaluate the levels of BDNF and performed magnetic resonance imaging. RESULTS We observed mean right and left hippocampal volumes of 41910.55 and 41747.96 mm3, respectively. The mean value found for peripheral BDNF levels was 19.58 pg/μg protein, with a standard deviation of 6.33. No statistically significant correlations between peripheral BDNF levels and hippocampal volumes were found. Also no significant correlations between cognitive performance and hippocampal volume, or between other factors and disease duration were found. CONCLUSION We believe that the lack of correlation observed in this study is due to the short time of evolution of BD in children and adolescents. Besides studies with larger sample sizes to confirm the present findings, longitudinal assessments, addressing brain development versus a control group, and including drug-naive patients in different mood states may help clarify the role of BDNF in the brain changes consequent from BD.

Neuropeptídeos são importantes moléculas sinalizadoras cerebrais que desempenham função na regulação de memórias motivadas emocionalmente, influenciando sua aquisição, consolidação, expressão e extinção. O peptídeo liberador de gastrina se liga seletivamente a seu receptor de membrana, o receptor do peptídeo liberador de gastrina (GRPR), que atua como regulador molecular de funções cerebrais, como formação da memória, respostas emocionais e plasticidade sináptica. Evidências apontam para uma possível interação funcional entre GRPR e o fator neurotrófico derivado do cérebro (BDNF), neurotrofina envolvida em processos comuns ao GRPR. A acetilação de histonas, tipo de modificação da cromatina indiretamente regulada pela inibição de histonas desacetilases (HDACs) e que resulta em aumento na transcrição gênica, também está associada à formação da memória no hipocampo. Com base nisso, o objetivo deste trabalho foi avaliar uma possível interação entre o bloqueio de GRPR e a regulação da cromatina pela inibição de HDACs na consolidação e na extinção da memória aversiva, bem como nos níveis hipocampais de BDNF e de acetilação da histona H3. Ratos Wistar machos receberam infusões bilaterais no hipocampo dorsal de salina ou do inibidor de HDACs butirato de sódio (NaB; 100 mM) e de salina ou do antagonista de GRPR RC-3095 (1μg/0,5μl), respectivamente, antes e imediatamente após o treino na tarefa de esquiva inibitória. Em um segundo experimento, as infusões das mesmas drogas foram realizadas antes e imediatamente após o teste de retenção que serviu como treino de extinção. Os efeitos prejudiciais sobre a consolidação e sobre a extinção da memória aversiva induzidos pelo RC-3095 foram prevenidos pela infusão de NaB. Além disso, observou-se aumento no BDNF hipocampal após infusões de NaB seguidas de RC-3095, embora nenhuma alteração tenha sido observada nos níveis de H3 acetilada após esses tratamentos. Esses resultados indicam que os efeitos prejudiciais induzidos pelo bloqueio de GRPR na formação e na extinção da memória aversiva podem ser prevenidos pela inibição de HDACs, e que este efeito protetor pode ser relacionado a níveis hipocampais aumentados de BDNF. Em conclusão, uma disfunção na via de sinalização por GRP/GRPR pode ser compensada por mecanismos epigenéticos para possibilitar processos relacionados à memória no hipocampo. / Neuropeptides are important brain signaling molecules that play a role in the regulation of emotionally-motivated memories, influencing their acquisition, consolidation, expression and extinction. Gastrin-releasing peptide selectively binds to its membrane receptor, the gastrin-releasing peptide receptor (GRPR), which acts as a molecular regulator of brain functions, including memory formation, emotional responses and synaptic plasticity. Findings suggest a possible functional interaction between GRPR and brain-derived neurotrophic factor (BDNF), a neurotrophin involved in common processes to GRPR. Histone acetylation, a type of chromatin modification indirectly regulated by the inhibition of histone deacetylases (HDACs) that results in an increase in gene transcription, has been also associated to memory formation in the hippocampus. Based on this, the objective of the present study was to evaluate a possible interaction between GRPR blockade and chromatin regulation by the inhibition of HDACs in the consolidation and extinction of aversive memory, as well as on hippocampal BDNF and acetylated histone H3 levels. Male Wistar rats received bilateral infusions into the dorsal hippocampus of saline or the HDAC inhibitor sodium butyrate (NaB; 100 mM) and saline or the GRPR antagonist RC-3095 (1μg/0.5-μl), respectively, before and immediately after the training in inhibitory avoidance. In a second experiment, the infusions of the same drugs were given before and immediately after a retention test trial that served as extinction training. RC-3095-induced impairing effects on consolidation and extinction of aversive memory were prevented by the infusion of NaB. In addition, it was observed an increase in hipoccampal BDNF after infusions of NaB followed by RC-3095, whereas no effect was observed in H3 acetylated levels after these treatments. The results suggest that impairing effects induced by GRPR blockade on formation and extinction of aversive memory can be prevented by HDAC inhibition, and that this protective effect could be related to increased hippocampal BDNF levels. In conclusion, a dysfunction in GRP/GRPR signaling pathway can be compensated by epigenetic mechanisms to allow processes related to memory in hippocampus.