O exercício físico moderado e regular é considerado uma estratégia neuroprotetora promissora. Os mecanismos pelos quais o exercício físico altera a função cerebral não foram completamente esclarecidos. Nossa hipótese de trabalho foi que estas propriedades neuroprotetoras estejam relacionadas com o remodelamento da cromatina, especificamente alterando os níveis de acetilação de histonas através da modulação da atividade das enzimas Histona Acetiltransferase (HAT) e Histona Desacetilase (HDAC). O objetivo do estudo foi investigar o efeito do exercício na atividade da Histona Acetiltransferase (HAT) e Histona Desacetilase (HDAC) em hipocampo de ratos em diferentes tempos após o treinamento. Ratos Wistar machos adultos foram distribuídos em um grupo não-exercitado (sedentário) e um grupo exercitado em diferentes protocolos: sessão única de exercício (corrida de 20 min) e treinamento crônico de exercício (corrida de 20 min, uma vez por dia, durante duas semanas). Os efeitos do exercício na atividade da Histona Acetiltransferase (HAT) e Histona Desacetilase (HDAC) foram mensurados imediatamente, 1 h e 18 h após a sessão única ou após a última sessão do treinamento crônico de exercício, utilizando kits ELISA específicos. A sessão única de exercício reduziu a atividade da Histona Desacetilase (HDAC) e aumentou a atividade da Histona Acetiltransferase (HAT), bem como aumentou o balanço HAT/HDAC em hipocampos de ratos, imediatamente e 1 h após o exercício, indicando um estado de hiperacetilação de histonas. O treinamento crônico não alterou a atividade das enzimas Histona Acetiltransferase (HAT) e Histona Desacetilase (HDAC). As atividades das enzimas Histona Acetiltransferase (HAT) e Histona Desacetilase (HDAC) foram influenciadas pelo ritmo circadiano, uma vez que o balanço HAT/HDAC foi significativamente menor durante o período da manhã em comparação ao período da tarde. O exercício físico alterou a atividade das enzimas Histona Acetiltransferase (HAT) e Histona Desacetilase (HDAC) em hipocampos de ratos Wistar, apresentando efeito de curta duração. / Regular and moderate exercise has been considered a promising neuroprotective strategy. The mechanisms by which physical exercise alters brain function are not completely clear. Our work hypothesis was that these neuroprotective properties could be related to chromatin remodeling, specifically altering the histone acetylation levels through modulation of Histone Acetyltransferase (HAT) and Histone Desacetylase (HDAC) enzyme activities. The aim of the work was to investigate the effect of exercise on Histone Acetyltransferase (HAT) and Histone Desacetylase (HDAC) activities in rat hippocampus at different times after treadmill exercise. Adult male Wistar rats were assigned to a non-exercised (sedentary) group and an exercised group on different protocols: a single session of exercise (running for 20 min) and a chronic treadmill exercise (running once daily for 20 min, for 2 weeks). The effects of exercise on Histone Acetyltransferase (HAT) and Histone Desacetylase (HDAC) activities were measured immediately, 1 h and 18 h after the single session or the last session of chronic treadmill exercise using specific ELISA kits. The single session of exercise reduced the Histone Desacetylase (HDAC) activity and increased the Histone Acetyltransferase (HAT) activity, as well increased the HAT/HDAC balance in rat hippocampus, immediately and 1 h after exercise, indicative of histone hyperacetylation status. The chronic treadmill did not alter the Histone Acetyltransferase (HAT) and Histone Desacetylase (HDAC) enzymes activity. The Histone Acetyltransferase (HAT) and Histone Desacetylase (HDAC) enzymes activities were influenced by the circadian rhythm, since the HAT/HDAC ratio was significantly decreased in the early morning when compared to the afternoon. The physical exercise altered the Histone Acetyltransferase (HAT) and Histone Desacetylase (HDAC) enzymes activities in Wistar rats hippocampus, presenting short term effects.

A obesidade é uma epidemia em todo o mundo, além de ser um fator envolvido em muitas doenças como a resistência à insulina e diabetes tipo II.Verificamos o efeito da dieta hiperlipídica (HF) e exercício físico sobre sinalização em hipocampo e sobre parâmetros periféricos indicadores de resistência à insulina. Camundongos CF-1 foram mantidos por 5 meses nos tratamentos (HF e exercício físico). Analisamos o imunoconteúdo de AKT, pAKT Ser473, , ERK 1/2, pERK 1/2, CREB e pCREB em hipocampo. O triacilglicerol sérico (TAG), o colesterol e o HDLc foram determinados no sangue e o TAG e o glicogênio no fígado. Os tratamentos não alteraram as proteínas totais (AKT, ERK 1/2 e CREB) no hipocampo. HF causou aumento no estado de fosforilação de AKT ser473 (p=0.05). O exercício causou aumento no estado de fosforilação em ERK 1/2 (p=0.03) e em CREB (p=0.05). Além disso, o exercício reverteu o efeito prejudicial da HF, em aumentar a concentração de TAG hepático (p=0.05) e diminuir a concentração de glicogênio (p=0.05), além de impedir o ganho de tecido adiposo na região abdominal. Estes dados fornecem evidências dos efeitos da HF e do exercício físico na sinalização hipocampla e sobre parâmetros periféricos indicadores de resistência à insulina. / Obesity is an epidemic all around the world and is a factor involved in many diseases as insulin resistance and diabetes type II. The present study examined the effect of high fat diet (HF) and physical exercise on peripheral tissue and hippocampus signaling. CF-1 mice were maintained for 5 months in treatments (high fat diet and physical exercise). We analyzed AKT, pAKT Ser473, pAKT thr308, ERK 1/2, pERK 1/2, CREB and pCREB immunocontent in hippocampus. Serum triacylglicerol (TAG), Cholesterol and HDLc wereanalyzed in serum and TAG and glycogen were assayed in liver. Treatments did not alter total proteins (AKT, ERK 1/2 and CREB) in hippocampus. HF caused an increased in phosphorylation status of AKT ser473 (p=0.05), but not in pAKT thr308. Exercise caused an increased in phosphorylation status in ERK 1/2 (p=0.03) and CREB (p=0.05). Furthermore, exercise was able to invert the harmful effect of HF, as the increased fatty liver (p=0.05) and decreased glycogen liver (p=0.05), and impede of gain of weight fat in abdominal region. These data provide evidences for the effects of HF diet and exercise on peripheral tissue and hippocampus signaling.

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.

Sabe-se que o sistema canabinóide endógeno está envolvido com os processos de formação e evocação da memória. Agonistas dos receptores CB1 exibem diferentes efeitos conforme a via de infusão, seja ela sistêmica, seja local, atingindo estruturas específicas do encéfalo. Neste estudo pretendemos estabelecer o perfil farmacológico-comportamental e eletrofisiológico do agonista CP55,940 quando administrado no hipocampo dorsal de ratos, estrutura em que há poucos estudos prévios com este fármaco: diferente de outros agonistas como a WIN55,212 e mesmo a pouco seletiva anandamida, o CP55,940 restringe-se a receptores canabinóides e chega a ser mais potente que o Δ9-THC, embora não discrimine entre os receptores CB1 (central) e CB2 (periférico). Os fármacos foram infundidos bilateralmente, em diferentes concentrações, na área CA1 do hipocampo, imediatamente após o treino ou antes do teste na tarefa de Condicionamento Aversivo ao Contexto (CAC), visando estudar seus efeitos, respectivamente, na consolidação e na evocação da memória. A CP55,940 pós-treino foi amnéstica apenas na concentração de 5 μg/μl, e esse efeito foi revertido pelo antagonista AM251, seletivo para CB1, em concentração sem efeito próprio, comprovando tal efeito dever-se à ação sobre os receptores CB1. O mesmo efeito foi observado 24h após o treino, na infusão pré-teste, se bem que agora a CP55,940 foi efetiva também em concentrações mais baixas, sugerindo que os receptores desse sistema endógeno tenham ficado mais sensíveis a seus ligantes em função do aprendizado; a seletividade por CB1 neste caso, porém, não ficou claramente atestada pois o efeito de 5 μg/μl de CP55,940 só foi revertido com uma concentração maior de AM251. Na eletrofisiologia, uma concentração de CP55,940 comparável à efetiva sobre a CAC (10μM), não foi capaz de inibir a indução da LTP, já que a potenciação só se sustentou por cerca de 30min – não passou de uma LTP. Esses resultados reforçam e diversificam estudos anteriores, inclusive de nosso grupo, que comprovam a participação dos receptores CB1 na formação e/ou evocação de novas memórias aversivas, bem como possíveis alterações plásticas na densidade desses receptores em função da experiência cognitiva, embora não necessariamente mediadas por eventos sinápticos plásticos como a LTP. / The endogenous cannabiboid system is known to be involved memory formation and retrieval processes. CB1 agonists may cause different effects according to the administration pathway, be it systemic or local/intrastructure. Here we try to establish the behavioral-pharmacologic and electrophysiologic profile of the agonist CP55,940 infused into the rat dorsal hippocampus, a structure less studied with this drug: different from other agonists such as WIN55,212 or even the poorly selective anandamida, CP55,940 sticks only to cannabinoid receptors and is more potent than Δ9-THC, but does not distinguish between central CB1 and peripherical CB2 receptors. The drug was infused bilaterally in different concentrations into the CA1 area of the hippocampus, right after training or pre-test in the Context Fear Conditioning (CFC) task, in order to study its effects upon memory consolidation and retrieval, respectively. Post-training CP55,940 was amnestic only at 5 μg/μl, and the CB1-selective antagonist AM251 reverted this effect in a concentration without action per se, which proves that the original effect is mediated by CB1 receptors. The same amnestic effect was observed 24h after training, in the pretest infusion, only that now CP55,940 was affective also with lower concentrations, suggesting that these receptors are now more sensitive to its endogenous ligands due to learning; CB1-selectivity, however, is not clearly proven here since 5 μg/μl of CP55,940 was reverted only by a higher concentration of AM251. In electrophysiology, a concentration of CP55,940 compatible with that found effective upon CFC (10μM), was not able to block LTP induction, since the potentiation was not sustained for more than 30min – it was only a STP. These results teinforce and diversify previous findings, including some from our own lab, that prove the involvement of CB1 receptors in memory consolidation and/or recall, as well as possible plastic changes in receptor density due to the cognitive experience, despite not necessarily mediated by plastic synaptic events such as LTP.

A terapia celular utilizando células tronco mesenquimais (MSC) derivadas da medula óssea surge como uma alternativa para o tratamento das doenças neurodegenerativas. Apesar dos resultados positivos com o uso dessas células nos ensaios pré-clínicos e clínicos após a isquemia cerebral, seus efeitos colaterais e seu mecanismo de ação permanecem desconhecidos. Os benefícios alcançados após a terapia celular para o tratamento da isquemia não são atribuídos à diferenciação dessas células em novos neurônios, mas sim aos fatores que elas podem secretar. Na tentativa de compreender como os fatores secretados pelas MSC podem influenciar o tecido hipocampal que sofreu ou não privação de oxigênio e glicose (POG) e como os fatores liberados pelo tecido lesionado podem atuar sobre as MSC, nós utilizamos culturas organotípicas de hipocampo expostas ao meio condicionado pelas MSC e MSC expostas ao meio condicionado pelas culturas organotípicas de hipocampo expostas à POG. Os resultados obtidos nesse trabalho mostram que o meio condicionado pelas MSC é tóxico para as culturas organotípicas de hipocampo, induzindo morte celular especificamente nas regiões do Corno de Ammon (CA) e agravando a lesão causada pela POG. Essa toxicidade parece ser específica das MSC, uma vez que o meio condicionado por outros tipos celulares não tem o mesmo efeito. As MSC isoladas tanto de rato como de camundongo e tanto de medula óssea como de pulmão induzem a morte celular de uma maneira semelhante, sugerindo que o efeito não é espécie ou órgão específico. Ainda, nós observamos que os fatores secretados pelas MSC ativam a microglia e os astrócitos, induzindo a produção de espécies reativas de oxigênio (ROS), o aumento da iNOS e um aumento de IL-6 e TNFα nas culturas organotípicas. O efeito tóxico do meio condicionado pelas MSC pode ser atenuado por antioxidantes, anti-inflamatórios, antagonistas NMDA e AMPA, bloqueadores de canal de cálcio dependentes de voltagem e por agonista GABA. Quando as MSC foram analisadas após a sua exposição ao meio condicionado pelo tecido hipocampal lesionado, nós não observamos morte celular ou mudanças morfológicas aparentes nessas células após 24 h de exposição ao meio. Surpreendentemente, as MSC aumentaram a proliferação quando expostas ao meio condicionado pelo hipocampo lesionado, não apresentando nenhum marcador neural após 72 h em contato com esse meio condicionado. Em conjunto, nossos resultados mostram um possível efeito adverso de fatores secretados pelas MSC, introduzindo uma nota de cautela na utilização dessas células. / Cell therapy using bone marrow-derived mesenchymal stem cells (MSC) seems to be a new alternative for the treatment of neurodegenerative diseases. In spite of several good and promising results with the use of these cells in preclinical and clinical studies after stroke, their side effects and their mechanism of action are still unknown. The benefits reached after cell therapy to treat stroke are not attributed to the differentiation of the cells in new neurons, but to the factors that these cells can secrete. In an attempt to understand how MSC secreted factors can influence the hippocampal tissue that suffer or not from oxygen and glucose deprivation (OGD) and how the factors secreted from the injured hippocampus can influence MSC behavior, we used organotypic hippocampal slice cultures exposed to MSC conditioned medium and MSC exposed to organotypic hippocampal cultures conditioned medium. The results obtained in this work show that MSC conditioned medium is toxic to organotypic hippocampal slice cultures, inducing cell death specifically in the CA (Cornus Ammonis) region of hippocampus and aggravating the lesion induced by OGD. This toxicity seems to be specific to MSC, once the medium conditioned by other cell types do not induce cell death. Also, MSC isolated from rat or mice and from bone marrow and lungs induce cell death in a similar manner, suggesting that the effect is not organ- or specie- specific. In addition, we have observed that MSC secreted factors activate microglia and astrocytes, inducing reative oxygem species (ROS) generation and iNOS, TNFα and IL-6 increase in organotypic cultures. The MSC conditioned medium-induced toxic effect can be attenuated by antioxidants, antiinflammatory drugs, NMDA and AMPA antagonists, Ca2+ voltage-dependent channel blockers and GABA agonist. When MSC behavior was investigated after these cells were exposed to the conditioned medium from the lesioned hippocampus, we observed that these medium is not able to induce cell death or any apparent change in MSC morphology after a 24 h exposure period. Surprinsingly, MSC increase proliferation in response to the conditioned medium from the injured hippocampal tissue, do not presenting any neural marker after 72 h of contact with this medium. Taken together, our results show a possible side effect of MSC secreted factors, introducing a note of caution in the use of these cells.

O hipocampo compõe uma das estruturas do sistema límbico, suas funções são variadas, tendo seu papel na regulação do comportamento emocional e em processos relacionados com a estocagem de memórias. Apesar de ter pouco ou nenhum papel no controle da função reprodutiva, o hipocampo é ainda assim um alvo sensível aos esteróides gonadais. Filamentos intermediários, como a proteína ácida fibrilar glial (GFAP) é um eficiente marcador do citoesqueleto de astrócitos e sofrem modificações sob ação de hormônios gonadais. Os objetivos do presente estudo foram mensurar o numero de células imunorretivas à GFAP (GFAP-ir), avaliar a imunorreatividade dos marcadores para filamentos intermediários astrocitários, bem como sua morfologia pelo método de Scholl, a GFAP-ir, no estrato radiatum da região CA1 do hipocampo, de ratos machos e fêmeas durante o desenvolvimento pós-natal. Além disso, também foi investigada a GFAP-ir nas mesmas regiões de fêmeas adultas, tanto em condições fisiológicas de variação hormonal (ao longo do ciclo estral), como em situações suprafisiológicas (reposição hormonal após ovariectomia). Três experimentos foram realizados: no primeiro foram utilizados ratos machos e fêmeas durante o desenvolvimento pós-natal (n = 48), cujas idades foram: 11 dias pós-natal (PN11), 21 (PN21), 31 (PN31) e 45 (PN45). No segundo experimento, utilizou-se ratos Wistar adultos machos e fêmeas nulíparas adultas durante as fases do ciclo estral (diestro, proestro, estro e metaestro; n = 30) para revelar diferenças provocadas pelos hormônios gonadais femininos na composição astrocitária do hipocampo. No terceiro experimento utilizaram-se fêmeas adultas nulíparas submetidas à ovariectomia (OVX) (n = 18) e tratadas com substituição hormonal de benzoato de estradiol adicionado ou não à progesterona. Os dados foram comparados entre os grupos por meio de um teste de análise da variância (ANOVA) de uma via, sendo aplicado o teste post-hoc Bonfferoni. A comparação dos dados de GFAP-ir apresentou diferenças significativas no número de células e na orientação dos prolongamentos. O número de prolongamentos centrais, aumentaram com a idade, sendo mais significativo para as fêmeas (F45xF11, p≤ 0,001, F45xF21, p≤ 0,01 e F45xF31 p≤ 0,01) que nos machos (M45x M21 p≤ 0,05). Já o número de processos laterais mostrou um aumento mais significativo com a idade nos machos (M45XM11, p≤ 0,001; M45XM21, p≤ 0,001 e M45xM31, p≤ 0,01) que nas fêmeas (F45xF11, p≤ 0,01). Havendo ainda diferenças quando analisados a orientação dos processos primários separadamente de suas ramificações. Os ratos machos apresentaram maior GFAP-ir do que as fêmeas em todas as fases do ciclo estral (diestro, proestro, estro e metaestro; p < 0,001), assim como apresentaram mais células que as fêmeas (p<0,001). Para orientação mais uma vez as diferenças ficaram restritas aos machos, tanto para os processos centrais como para os laterais (p<0,001 e p<0,05 respectivamente). Em fêmeas ovariectomizadas, injeções de estradiol provocaram aumento da GFAP-ir (P < 0,001), assim como houve um aumento do numero de células (P < 0,05) enquanto a morfologia não mostrou diferenças entre os grupos. Esses achados sugerem que a GFAP astrocitária pode ser afetada tanto por níveis fisiológicos de hormônios ovarianos quanto por manipulação hormonal destes esteróides, o que pode contribuir para a plasticidade neuro-glial relacionada a atividades locais e integradas destas áreas encefálicas em machos e fêmeas. Esses achados permitem concluir que esta influência hormonal sobre o hipocampo está presente ainda em fases iniciais do desenvolvimento do SN de ratos, apresentando particularidades morfológicas acima de tudo. Além disso, as diferenças de composição astrocitárias encontradas, ao longo do desenvolvimento, provavelmente se relacionam com a interação neurônio-glia em consonância com aspectos comportamentais e ajustes neuroendócrinos pertinentes a cada sexo, e a cada fase de diferenciação do sistema nervoso. / The hippocampus is part of the limbic system, its functions are varied, and their role in the regulation of emotional behavior and in processes related to the memories storage. Despite having little or no role in the control of reproductive function, the hippocampus still a sensitive target to gonadal steroids. Intermediate filaments such as glial fibrillary acidic protein (GFAP) is an efficient marker of the cytoskeleton of astrocytes and the action of gonadal hormones could alter this structure. The objectives of this study were to measure the number of GFAP imunorreactive cells (GFAP-ir), analysing the immunoreactivity the intermediate filaments of astrocyte, and their morphology by the Scholl‟s method, GFAP-ir in the stratum radiatum of the CA1 region from dorsal hippocampus of male and female rats during postnatal development. In addition, we investigated the GFAP-ir in the same regions of adult males and females, these under physiological hormonal changes (during the estrous cycle), as shown by supraphysiological (hormone replacement after ovariectomy). Three experiments were performed: the first was used male and female rats during postnatal development (n = 48), whose ages were 11 days postnatal (PN11), 21 (PN21), 31 (PN31) and 45 ( PN45). In the second experiment, we used adult male Wistar rats and nulliparous adult females during the estrous cycle (diestrus, proestrus, estrus and metestrus, n= 30) to reveal differences caused by female gonadal hormones on the content of astrocytes in the hippocampus. In the third experiment, a nulliparous adult females subjected to ovariectomy (OVX) (n = 18) and treated with hormone replacement therapy of estradiol benzoate added or not with progesterone. Data were compared between groups by means of a test analysis of variance (ANOVA) one-way, and applied post-hoc Bonfferoni‟s test. A comparison of the GFAP-ir showed significant differences in cell number and orientation of the extensions. The number of central extensions, increased with age, being more significant for females (F45xF11, p ≤ 0,001, F45xF21, p ≤ 0,01 and F45xF31 p ≤ 0,01) than in males (M45x M21 p ≤ 0,05). Since the number of lateral processes showed more significantly with age in males (M45XM11, p ≤ 0,001; M45XM21, p ≤ 0,001 and M45xM31, p ≤ 0,01) than in females (F45xF11, p ≤ 0,01). We also found differences when analyzed the orientation of primary processes separately from their branches. Male rats showed higher GFAP-ir than females at all stages of the estrous cycle (diestrus, proestrus, estrus and metestrus, p <0,001) and had more cells than females (p <0,001). About cell orientation, the differences were observed just in males, both for the core processes and to the lateral (p <0,001 and p <0,05 respectively). In ovariectomized females, injections of estradiol benzoate caused an increase in GFAP-ir (P <0,001), as well as an increase in the number of cells (p <0,05), but the morphology did not differ between groups. These findings suggest that the GFAP astrocyte can be affected both by physiological levels of ovarian hormones and on the hormonal manipulation of these steroids, which may contribute to neuro-glial plasticity related to local activities and integrated these brain areas in males and females. These findings show that hormonal influence on the hippocampus were present in early stages of development of the SN of rat, specially in the morphological characteristics. In addition, differences in astrocytic composition found throughout the development, probably were related to the neuron-glia interaction in accordance with aspects of behavioral and neuroendocrine adjustments, specific to each gender, and each stage of differentiation of the nervous system.

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.

Resumo não disponível

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.