O conteúdo de zinco (Zn) reativo cerebral é importante para o equilíbrio da sinaptofisiologia neural. A prova disto é que um aumento nos seus níveis, após evento hipóxico-isquêmico, resulta em neurotoxicidade, o que tem estimulado o tratamento desta disfunção cerebral com quelantes de Zn, tal como o dietilditiocarabamato (DEDTC). No caso do DEDTC, o uso deste composto sobre esta disfunção deve ser analisado com cuidado, pois ele também apresenta muitos efeitos colaterais sobre o sistema nervoso central. Desta forma, para atender este propósito, é necessário antes obter uma concentração de DEDTC com menores efeitos colaterais. Por esta razão, no presente trabalho, nós decidimos usar um modelo vertebrado mais simples, tal como o peixe-zebra, o qual permitiria a triagem, em larga escala, dos efeitos de DEDTC sobre o Zn reativo. Entretanto, jamais foi mostrada a presença de Zn reativo no cérebro de peixe-zebra. Com isto, através de marcações histológicas, nós conseguimos mostrar pela primeira vez a distribuição citoarquitectônica de Zn reativo em neurônios glutamatérgicos, bem como o número desses neurônios contendo Zn no cérebro de peixe-zebra. Isto nos permitiu avaliar o efeito de diferentes concentrações de DEDTC sobre o conteúdo de Zn cerebral do peixe-zebra, o qual foi intensamente quelado por elevadas quantidades do composto, induzindo comportamentos tipo-crise. Neste mesmo estudo nós obtemos também uma concentração de DEDTC com poucos efeitos colaterais que poderia exercer neuroproteção sobre o aumento de Zn reativo induzido pela hipóxia-isquemia. Assim, após a padronização de um modelo de hipóxia em peixe-zebra, que demonstra danos relacionados à isquemia, nós testamos se essa concentração de DEDTC poderia ser neuroprotetora sobre este modelo. Contudo, DEDTC apresentou efeitos pró-oxidantes, embora ele tenha atenuado o elevado conteúdo de Zn reativo induzido pela hipóxia. Portanto, mesmo que o DEDTC tenha falhado, este modelo, agora, está apto para a triagem de outros fármacos com potencial ação sobre o alterado conteúdo de Zn reativo que ocorre em eventos hipóxicos-isquêmicos. / The content of brain reactive zinc (Zn) is important for the synaptophysiology in the central nervous system (CNS). This is evidenced in hypoxic-ischemic events, when an increase in their levels results in neurotoxicity. Consequently, this has stimulated the treatment of cerebral ischemia with Zn chelators, such as diethyldithiocarbamate (DEDTC). In the case of DEDTC, the use of this compound in this dysfunction should be examined carefully, because it also has many side effects on the (CNS). Thus, to meet this, it is necessary first to obtain a concentration of DEDTC with negligible side effects. Here, we decided to use a simpler vertebrate model, such as zebrafish, which would allow large-scale screening of DEDTC effects on reactive Zn. However, the presence of reactive Zn has never been shown in zebrafish brain. Then, using histological markers, we were able to show for the first time the cytoarchitectonic distribution of reactive Zn in glutamatergic neurons as well as the number of these neurons containing Zn in the zebrafish brain. This allowed us to evaluate the effect of different DEDTC concentrations on the brain content of Zn in zebrafish. As a result, high levels of the compound did strongly chelate the metal, inducing seizure-like behaviors. In this study we also obtained a DEDTC concentration with few side effects that could exert neuroprotection on the increased reactive Zn induced by hypoxia-ischemia. Then, after the standardization of an ischemic-sensitive model of hypoxia in zebrafish, we tested if this DEDTC concentration could be neuroprotective on this model. Nevertheless, DEDTC showed pro-oxidant effects, though it had mitigated the elevated content of reactive Zn induced hypoxia. Therefore, despite the DEDTC have failed as neuroprotective drug, this model enables the screening of other chemical agents with potential action on the increased content of reactive Zn that occurs in hypoxic-ischemic events.

Dissertation (Ph.D.)--University of South Florida, 2008. / Includes vita. Includes bibliographical references. Also available online.

A hipóxia-isquemia (HI) é a principal causa de mortalidade no período perinatal e, nos sobreviventes, a incidência de seqüelas neurológicas é elevada. O encéfalo imaturo, altamente susceptível ao insulto hipóxico-isquêmico, é vulnerável a estímulos ambientais tais como o enriquecimento ambiental (EA). O objetivo deste estudo foi investigar o desempenho comportamental no teste do campo-aberto, reconhecimento de objetos, esquiva-inibitória e no rota-rod, bem como a densidade de espinhos dendríticos no hipocampo, utilizando o método de Golgi, em ratos submetidos à HI e expostos ao EA (1h/dia, 6 dias/semana, 9 semanas). Ratos de 7 dias de idade foram submetidos ao procedimento de HI e divididos em 4 grupos experimentais: controle mantido em ambiente padrão (CTAP), controle em ambiente enriquecido (CTAE), HI em ambiente padrão (HIAP) e HI em ambiente enriquecido (HIAE). Parâmetros comportamentais e morfológicos foram avaliados após 9 semanas de estimulação ambiental. Os dados indicaram que a memória de reconhecimento de objetos foi prejudicada em ratos HI adultos e recuperada após a estimulação pelo ambiente enriquecido; no teste de esquiva-inibitória os animais apresentaramum prejuízo na memória aversiva em animais HI, independentemente do ambiente. Surpreendentemente, no teste do campo-aberto, um maior número de crossings foi identificado nos grupos HI no primeiro minuto quando comparados aos grupos controle. No teste de rota-rod não foram detectadas diferenças entre animais controle e animais HI. Resultados morfológicos demonstraram uma diminuição na densidade de espinhos dendríticos no hipocampo de animais HI, com recuperação pelo EA. A densidade de espinhos dendríticos do hemisfério esquerdo (contralateral à oclusão arterial) obteve os melhores resultados, indicando uma recuperação total do dano hipóxico-isquêmico pelo EA. Os dados dos espinhos dendríticos do hemisfério direito indicaram uma recuperação parcial pela estimulação ambiental nos animais HI. Concluindo, o enriquecimento ambiental foi efetivo na recuperação do déficit comportamental e da densidade de espinhos dendríticos nos neurônios hipocampais conseqüente à hipóxia-isquemia neonatal em ratos. / Hypoxia-ischemia (HI) is the main mortality cause in perinatal period and, in survivors, the incidence of neurological disabilities is elevated. The immature brain, highly susceptible to hypoxic-ischemic insult, is responsive to environmental stimuli, as environmental enrichment (EE). The aim of this study was to investigate behavioral performance in the open field apparatus, objects recognition, inhibitory avoidance and in the Rota-rod apparatus, and dendritic spines density in the hippocampus, using the Golgi technique, in rats submitted to the HI and exposed to EE (1h/day, 6 days/week, 9 weeks). Seven-days old rats were submitted to the HI procedure and divided in 4 groups: control in standard conditions (CTSE), control in enriched environment (CTEE), HI in standard conditions (HISE) and HI in enriched environment (HIEE). Behavioral and morphological parameters were evaluated after 9 weeks of environmental stimulation. Data indicated that object-recognition memory was impaired in HI adult rats and recovered after stimulation by the EE; in the inhibitory avoidance task was demonstrated aversive memory impairment in HI animals, independent of the environment. Interestingly, in the open field task, significant more crossing responses were identified in HI groups, in the first minute, comparing to control groups. No differences between control and HI adult animals were detected in the rota-rod test. Morphological results demonstrated a decreased spines density in the hippocampus of the HI animals, with recovery by the EE. Dendritic spines density from left hemisphere (contralateral to arterial occlusion) obtained the better results, indicating a total recovery effect of the EE on HI damage. Data of dendritic spines from right hemisphere indicated a partial recovery by the environmental stimulation on HI animals. Concluding, environmental enrichment was effective in recovery behavioral impairment and dendritic spine density in hippocampal neurons, consequent to neonatal hypoxia-ischemia in rats.

A hipóxia-isquemia neonatal (HI) faz parte da etiologia de diversas patologias neurológicas e é causa de graves sequelas. Os mecanismos patofisiológicos dessa lesão começam com o insulto imediato após a HI e se estendem por dias ou semanas, pelo aumento da liberação de espécies reativas de oxigênio associada a redução da defesas anti-oxidantes e reação glial, sendo a lesão secundária parte crucial no processo que culmina no dano final. A acetilcolina (ACh) é um neurotransmissor do sistema nervoso central (SNC) que parece ter uma importante ação neuroprotetora após a HI. A acetilcolinaesterase (AChE) é responsável pela degradação da ACh, inibidores dessa enzima vêm sendo utilizados para o tratamento de danos neurológicos. Sua ação positiva sobre a HI foi demonstrada em estudos realizados em nosso laboratório, onde a administração do extrato de Huperzia quadrifariata (inibidor de AChE) reduziu os déficits cognitivos e histológicos causados por essa lesão Para avaliar os efeitos das administrações pré e pós-hipóxia de galantamina, inibidor da AChE, no modelo de HI perinatal, ratos Wistar no 7º dia de vida pós-natal (DPN7) foram submetidos à combinação da oclusão unilateral da artéria carótida direita e exposição a uma atmosfera hipóxica (8% de O2) durante 60 minutos. Foram aplicadas injeções intraperitoniais de salina para os grupos Sham e HI+Salina (HIS) e de galantamina nos grupos HI+Galantamina 5 mg/kg pré-hipóxia (HIG5-Pré), HI+Galantamina 10 mg/kg pré-hipóxia (HIG10-Pré), HI+Galantamina 5 mg/kg pós-hipóxia (HIG5-Pós) e HI+Galantamina 10 mg/kg pós-hipóxia (HIG10-Pós). Os grupos Pré receberam galantamina imediatamente antes da hipóxia e os grupos Pós nos intervalos de 1, 24, 48 e 72 horas após a cirurgia. No DPN45 foi feita a análise do volume das estruturas encefálicas que demonstrou a redução do volume do hipocampo do grupo HIS em relação ao Sham e uma prevenção desse efeito no grupo HIG10-Pré, mas não nos demais grupos. Análises bioquímicas foram feitas no hipocampo ipsilesional 24 horas após a lesão e revelaram: através da citometria de fluxo uma redução na sobrevivência de neurônios no grupo HIS em relação ao Sham que foi prevenida no grupo HIG10-Pré; através de ELISA uma hipertrofia dos astrócitos no grupo HIS que foi revertida no grupo HIG10-Pré e um aumento na atividade da enzima anti-oxidante catalase. O tratamento pré-hipóxia com galantamina foi capaz de prevenir os déficits histológicos, aumentar a sobrevivência celular, reduzir a reação astrocitária e aumentar a atividade anti-oxidante em ratos submetidos à HI. / Neonatal hypoxia ischemia (HI) has a role in etiology of several neurological pathologies and causes severe sequelae. The pathophysiological mechanisms of this lesion start immediately after HI and last for days or weeks, with the secondary injury being a crucial part the process that culminates in the final damage. Acetylcholine (ACh) is a neurotransmitter of the central nervous system that seems to have an important neuroprotective action after HI. Acetylcholinesterase (AChE) degradates ACh and inhibitors of this enzyme have been used to treat neurological damage. Its positive action on HI has been demonstrated in studies performed in our laboratory, where the administration of the alkaloid extract of Huperzia quadrifariata (An inhibitor of AChE) reduced the cognitive and histological deficits caused by this lesion. To evaluate the effects of the pre and post-hypoxia administrations of galantamine, a cholinesterase inhibitor, in the model oh perinatal HI, Wistar rats in the post-natal day 7 (PND7) were subjected to a combination of unilateral occlusion of the right charotid artery and of exposure to a hypoxic exposure (8% O2) for 60 minutes. Intraperitoneal injections of saline in the groups Sham anf HI+Saline (HIS) and of galantamine in the groups HI+Galantamine 5 mg/kg pre-hypoxia (HIG5-Pre), HI+Galantamine 10 mg/kg pre-hypoxia (HIG10-Pre), HI+Galantamine 5 mg/kg post-hypoxia (HIG5-Post) and HI+Galantamine 10 mg/kg post-hypoxia (HIG5-Post). The Pre groups received galantamine immediately before hypoxia and the Post groups in the intervals of 1, 24, 48 and 72 hours after HI. On PND45 the analysis of the volume of brain structures showed a reduction of the volume of the ipsilesional hippocampus in the HIS group when compared to the sham and a prevention of this effect in the HIG10-Pre, but not in any other group. Biochemical analysis was performed in the ipsilesional hippocampus 24 hours after the lesion and revealed: a reduction of the number of surviving neurons in the HIS group when compared to the Sham that was prevented in the HIG10-Pre; a hypertrophy of the astrocytes in the HIS group that was prevented in the HIG10-Pre group and an increase in the activity of the anti-oxidant enzyme catalase in the HIG10-Pre group. The treatment with galantamine was able to prevent the histological deficits, increase the survival of neurons, reduce astrocytic reaction and increase the anti-oxidant activity in rats submitted to HI.

This study aimed to develop and implement a therapeutic hypothermia protocol in newborns with Hipoxic Ischemic Encephalopathy and compare the short term outcomes with a historical control group. Therefore, this study was divided in two parts: the first one consisted in a literature review in order to develop an hypothermia protocol. In the second part this protocol was applied in all neonates with moderate or severe Hypoxic Ischemic Encephalopathy admitted to the Neonatal Intensive Care Unit of Santa Maria University Hospital. The hypothermia protocol, which consisted in reducing axillary temperature of the newborn to 33.2ºC for a period of 72 hours, was applied in 6 neonates with Hypoxic Ischemic Encephalopathy admitted to the Neonatal Intensive Care Unit between September 2012 to March 2013. Outcomes during the hospital course and status at discharge (mortality, length of stay and disabilities) were compared with a historical control group. For this, data from 18 newborns with Hipoxic Ischemic Encephalopathy admitted at the same unit from 2003 to 2011 were collected from medical records. Disabilities were defined as any of the following: use of antiepileptic drugs, use of feeding tube, abnormalities in the neurological examination. Hypothermia group had a higher incidence of hypotension (p = 0.001), coagulopathy (p = 0.000) and bleeding (p = 0.001) during the procedure but they did not result in major adverse events. The mortality rate was significantly lower in hypothermia group (p = 0.02) as well as the presence of disabilities at hospital discharge (p = 0.04). We concluded that therapeutic hypothermia for treatment of Hypoxic Ischemic Encephalopathy in newborn infants seems to be a safe and effective procedure having a significant impact on the mortality rate and improving the neurodevelopmental in short term. / Este trabalho teve como objetivo desenvolver e aplicar um protocolo de hipotermia terapêutica em recém-nascidos com Encefalopatia Hipóxico-Isquêmica, comparando os desfechos a curto prazo com um grupo controle histórico. Para tanto, o estudo foi dividido em duas etapas: na primeira, foi realizada uma pesquisa bibliográfica sobre o assunto, de modo a desenvolver um protocolo para a aplicação de hipotermia. A segunda etapa correspondeu à aplicação do referido protocolo nos recém-nascidos com diagnóstico de Encefalopatia Hipóxico-Isquêmica moderada ou grave internados na Unidade de Terapia Intensiva Neonatal do Hospital Universitário de Santa Maria. O protocolo de hipotermia, que consistia em reduzir a temperatura axilar do recém-nascido a 33,2ºC por um período de 72 horas, foi aplicado em seis recém-nascidos com Encefalopatia Hipóxico-Isquêmica que foram admitidos na Unidade de Terapia Intensiva Neonatal, no período entre setembro de 2012 e março de 2013. As variáveis clínicas durante a internação e os desfechos na alta (mortalidade, tempo de internação e presença de desabilidades) foram comparados a um grupo controle histórico constituído por 18 recém-nascidos com Encefalopatia Hipóxico-Isquêmica, cujos dados foram coletados de prontuários referentes ao período de 2003 a 2011. A presença de desabilidades foi definida pelo uso de fármacos antiepilépticos, uso de sonda para alimentação e/ou alterações ao exame neurológico no momento da alta hospitalar. Os recém-nascidos submetidos à hipotermia apresentaram maior incidência de hipotensão (p = 0,001), alterações da coagulação (p = 0,000) e sangramento (p = 0,001) durante o procedimento, mas que não resultaram em eventos adversos maiores. A mortalidade foi no grupo de crianças submetidas à hipotermia (p = 0,002), bem como a presença de desabilidades (p = 0,04). Este estudo permitiu concluir que a hipotermia terapêutica para tratamento da Encefalopatia Hipóxico-Isquêmica, nesse pequeno grupo estudado, mostrou ser um procedimento seguro e eficaz, tendo reduzido significativamente a taxa de mortalidade e melhorado o neurodesenvolvimento a curto prazo.

A hipóxia-isquemia (HI) é a principal causa de mortalidade no período perinatal e, nos sobreviventes, a incidência de seqüelas neurológicas é elevada. O encéfalo imaturo, altamente susceptível ao insulto hipóxico-isquêmico, é vulnerável a estímulos ambientais tais como o enriquecimento ambiental (EA). O objetivo deste estudo foi investigar o desempenho comportamental no teste do campo-aberto, reconhecimento de objetos, esquiva-inibitória e no rota-rod, bem como a densidade de espinhos dendríticos no hipocampo, utilizando o método de Golgi, em ratos submetidos à HI e expostos ao EA (1h/dia, 6 dias/semana, 9 semanas). Ratos de 7 dias de idade foram submetidos ao procedimento de HI e divididos em 4 grupos experimentais: controle mantido em ambiente padrão (CTAP), controle em ambiente enriquecido (CTAE), HI em ambiente padrão (HIAP) e HI em ambiente enriquecido (HIAE). Parâmetros comportamentais e morfológicos foram avaliados após 9 semanas de estimulação ambiental. Os dados indicaram que a memória de reconhecimento de objetos foi prejudicada em ratos HI adultos e recuperada após a estimulação pelo ambiente enriquecido; no teste de esquiva-inibitória os animais apresentaramum prejuízo na memória aversiva em animais HI, independentemente do ambiente. Surpreendentemente, no teste do campo-aberto, um maior número de crossings foi identificado nos grupos HI no primeiro minuto quando comparados aos grupos controle. No teste de rota-rod não foram detectadas diferenças entre animais controle e animais HI. Resultados morfológicos demonstraram uma diminuição na densidade de espinhos dendríticos no hipocampo de animais HI, com recuperação pelo EA. A densidade de espinhos dendríticos do hemisfério esquerdo (contralateral à oclusão arterial) obteve os melhores resultados, indicando uma recuperação total do dano hipóxico-isquêmico pelo EA. Os dados dos espinhos dendríticos do hemisfério direito indicaram uma recuperação parcial pela estimulação ambiental nos animais HI. Concluindo, o enriquecimento ambiental foi efetivo na recuperação do déficit comportamental e da densidade de espinhos dendríticos nos neurônios hipocampais conseqüente à hipóxia-isquemia neonatal em ratos. / Hypoxia-ischemia (HI) is the main mortality cause in perinatal period and, in survivors, the incidence of neurological disabilities is elevated. The immature brain, highly susceptible to hypoxic-ischemic insult, is responsive to environmental stimuli, as environmental enrichment (EE). The aim of this study was to investigate behavioral performance in the open field apparatus, objects recognition, inhibitory avoidance and in the Rota-rod apparatus, and dendritic spines density in the hippocampus, using the Golgi technique, in rats submitted to the HI and exposed to EE (1h/day, 6 days/week, 9 weeks). Seven-days old rats were submitted to the HI procedure and divided in 4 groups: control in standard conditions (CTSE), control in enriched environment (CTEE), HI in standard conditions (HISE) and HI in enriched environment (HIEE). Behavioral and morphological parameters were evaluated after 9 weeks of environmental stimulation. Data indicated that object-recognition memory was impaired in HI adult rats and recovered after stimulation by the EE; in the inhibitory avoidance task was demonstrated aversive memory impairment in HI animals, independent of the environment. Interestingly, in the open field task, significant more crossing responses were identified in HI groups, in the first minute, comparing to control groups. No differences between control and HI adult animals were detected in the rota-rod test. Morphological results demonstrated a decreased spines density in the hippocampus of the HI animals, with recovery by the EE. Dendritic spines density from left hemisphere (contralateral to arterial occlusion) obtained the better results, indicating a total recovery effect of the EE on HI damage. Data of dendritic spines from right hemisphere indicated a partial recovery by the environmental stimulation on HI animals. Concluding, environmental enrichment was effective in recovery behavioral impairment and dendritic spine density in hippocampal neurons, consequent to neonatal hypoxia-ischemia in rats.

A hipóxia-isquemia neonatal (HI) faz parte da etiologia de diversas patologias neurológicas e é causa de graves sequelas. Os mecanismos patofisiológicos dessa lesão começam com o insulto imediato após a HI e se estendem por dias ou semanas, pelo aumento da liberação de espécies reativas de oxigênio associada a redução da defesas anti-oxidantes e reação glial, sendo a lesão secundária parte crucial no processo que culmina no dano final. A acetilcolina (ACh) é um neurotransmissor do sistema nervoso central (SNC) que parece ter uma importante ação neuroprotetora após a HI. A acetilcolinaesterase (AChE) é responsável pela degradação da ACh, inibidores dessa enzima vêm sendo utilizados para o tratamento de danos neurológicos. Sua ação positiva sobre a HI foi demonstrada em estudos realizados em nosso laboratório, onde a administração do extrato de Huperzia quadrifariata (inibidor de AChE) reduziu os déficits cognitivos e histológicos causados por essa lesão Para avaliar os efeitos das administrações pré e pós-hipóxia de galantamina, inibidor da AChE, no modelo de HI perinatal, ratos Wistar no 7º dia de vida pós-natal (DPN7) foram submetidos à combinação da oclusão unilateral da artéria carótida direita e exposição a uma atmosfera hipóxica (8% de O2) durante 60 minutos. Foram aplicadas injeções intraperitoniais de salina para os grupos Sham e HI+Salina (HIS) e de galantamina nos grupos HI+Galantamina 5 mg/kg pré-hipóxia (HIG5-Pré), HI+Galantamina 10 mg/kg pré-hipóxia (HIG10-Pré), HI+Galantamina 5 mg/kg pós-hipóxia (HIG5-Pós) e HI+Galantamina 10 mg/kg pós-hipóxia (HIG10-Pós). Os grupos Pré receberam galantamina imediatamente antes da hipóxia e os grupos Pós nos intervalos de 1, 24, 48 e 72 horas após a cirurgia. No DPN45 foi feita a análise do volume das estruturas encefálicas que demonstrou a redução do volume do hipocampo do grupo HIS em relação ao Sham e uma prevenção desse efeito no grupo HIG10-Pré, mas não nos demais grupos. Análises bioquímicas foram feitas no hipocampo ipsilesional 24 horas após a lesão e revelaram: através da citometria de fluxo uma redução na sobrevivência de neurônios no grupo HIS em relação ao Sham que foi prevenida no grupo HIG10-Pré; através de ELISA uma hipertrofia dos astrócitos no grupo HIS que foi revertida no grupo HIG10-Pré e um aumento na atividade da enzima anti-oxidante catalase. O tratamento pré-hipóxia com galantamina foi capaz de prevenir os déficits histológicos, aumentar a sobrevivência celular, reduzir a reação astrocitária e aumentar a atividade anti-oxidante em ratos submetidos à HI. / Neonatal hypoxia ischemia (HI) has a role in etiology of several neurological pathologies and causes severe sequelae. The pathophysiological mechanisms of this lesion start immediately after HI and last for days or weeks, with the secondary injury being a crucial part the process that culminates in the final damage. Acetylcholine (ACh) is a neurotransmitter of the central nervous system that seems to have an important neuroprotective action after HI. Acetylcholinesterase (AChE) degradates ACh and inhibitors of this enzyme have been used to treat neurological damage. Its positive action on HI has been demonstrated in studies performed in our laboratory, where the administration of the alkaloid extract of Huperzia quadrifariata (An inhibitor of AChE) reduced the cognitive and histological deficits caused by this lesion. To evaluate the effects of the pre and post-hypoxia administrations of galantamine, a cholinesterase inhibitor, in the model oh perinatal HI, Wistar rats in the post-natal day 7 (PND7) were subjected to a combination of unilateral occlusion of the right charotid artery and of exposure to a hypoxic exposure (8% O2) for 60 minutes. Intraperitoneal injections of saline in the groups Sham anf HI+Saline (HIS) and of galantamine in the groups HI+Galantamine 5 mg/kg pre-hypoxia (HIG5-Pre), HI+Galantamine 10 mg/kg pre-hypoxia (HIG10-Pre), HI+Galantamine 5 mg/kg post-hypoxia (HIG5-Post) and HI+Galantamine 10 mg/kg post-hypoxia (HIG5-Post). The Pre groups received galantamine immediately before hypoxia and the Post groups in the intervals of 1, 24, 48 and 72 hours after HI. On PND45 the analysis of the volume of brain structures showed a reduction of the volume of the ipsilesional hippocampus in the HIS group when compared to the sham and a prevention of this effect in the HIG10-Pre, but not in any other group. Biochemical analysis was performed in the ipsilesional hippocampus 24 hours after the lesion and revealed: a reduction of the number of surviving neurons in the HIS group when compared to the Sham that was prevented in the HIG10-Pre; a hypertrophy of the astrocytes in the HIS group that was prevented in the HIG10-Pre group and an increase in the activity of the anti-oxidant enzyme catalase in the HIG10-Pre group. The treatment with galantamine was able to prevent the histological deficits, increase the survival of neurons, reduce astrocytic reaction and increase the anti-oxidant activity in rats submitted to HI.

O conteúdo de zinco (Zn) reativo cerebral é importante para o equilíbrio da sinaptofisiologia neural. A prova disto é que um aumento nos seus níveis, após evento hipóxico-isquêmico, resulta em neurotoxicidade, o que tem estimulado o tratamento desta disfunção cerebral com quelantes de Zn, tal como o dietilditiocarabamato (DEDTC). No caso do DEDTC, o uso deste composto sobre esta disfunção deve ser analisado com cuidado, pois ele também apresenta muitos efeitos colaterais sobre o sistema nervoso central. Desta forma, para atender este propósito, é necessário antes obter uma concentração de DEDTC com menores efeitos colaterais. Por esta razão, no presente trabalho, nós decidimos usar um modelo vertebrado mais simples, tal como o peixe-zebra, o qual permitiria a triagem, em larga escala, dos efeitos de DEDTC sobre o Zn reativo. Entretanto, jamais foi mostrada a presença de Zn reativo no cérebro de peixe-zebra. Com isto, através de marcações histológicas, nós conseguimos mostrar pela primeira vez a distribuição citoarquitectônica de Zn reativo em neurônios glutamatérgicos, bem como o número desses neurônios contendo Zn no cérebro de peixe-zebra. Isto nos permitiu avaliar o efeito de diferentes concentrações de DEDTC sobre o conteúdo de Zn cerebral do peixe-zebra, o qual foi intensamente quelado por elevadas quantidades do composto, induzindo comportamentos tipo-crise. Neste mesmo estudo nós obtemos também uma concentração de DEDTC com poucos efeitos colaterais que poderia exercer neuroproteção sobre o aumento de Zn reativo induzido pela hipóxia-isquemia. Assim, após a padronização de um modelo de hipóxia em peixe-zebra, que demonstra danos relacionados à isquemia, nós testamos se essa concentração de DEDTC poderia ser neuroprotetora sobre este modelo. Contudo, DEDTC apresentou efeitos pró-oxidantes, embora ele tenha atenuado o elevado conteúdo de Zn reativo induzido pela hipóxia. Portanto, mesmo que o DEDTC tenha falhado, este modelo, agora, está apto para a triagem de outros fármacos com potencial ação sobre o alterado conteúdo de Zn reativo que ocorre em eventos hipóxicos-isquêmicos. / The content of brain reactive zinc (Zn) is important for the synaptophysiology in the central nervous system (CNS). This is evidenced in hypoxic-ischemic events, when an increase in their levels results in neurotoxicity. Consequently, this has stimulated the treatment of cerebral ischemia with Zn chelators, such as diethyldithiocarbamate (DEDTC). In the case of DEDTC, the use of this compound in this dysfunction should be examined carefully, because it also has many side effects on the (CNS). Thus, to meet this, it is necessary first to obtain a concentration of DEDTC with negligible side effects. Here, we decided to use a simpler vertebrate model, such as zebrafish, which would allow large-scale screening of DEDTC effects on reactive Zn. However, the presence of reactive Zn has never been shown in zebrafish brain. Then, using histological markers, we were able to show for the first time the cytoarchitectonic distribution of reactive Zn in glutamatergic neurons as well as the number of these neurons containing Zn in the zebrafish brain. This allowed us to evaluate the effect of different DEDTC concentrations on the brain content of Zn in zebrafish. As a result, high levels of the compound did strongly chelate the metal, inducing seizure-like behaviors. In this study we also obtained a DEDTC concentration with few side effects that could exert neuroprotection on the increased reactive Zn induced by hypoxia-ischemia. Then, after the standardization of an ischemic-sensitive model of hypoxia in zebrafish, we tested if this DEDTC concentration could be neuroprotective on this model. Nevertheless, DEDTC showed pro-oxidant effects, though it had mitigated the elevated content of reactive Zn induced hypoxia. Therefore, despite the DEDTC have failed as neuroprotective drug, this model enables the screening of other chemical agents with potential action on the increased content of reactive Zn that occurs in hypoxic-ischemic events.

A hipóxia-isquemia (HI) é a principal causa de mortalidade no período perinatal e, nos sobreviventes, a incidência de seqüelas neurológicas é elevada. O encéfalo imaturo, altamente susceptível ao insulto hipóxico-isquêmico, é vulnerável a estímulos ambientais tais como o enriquecimento ambiental (EA). O objetivo deste estudo foi investigar o desempenho comportamental no teste do campo-aberto, reconhecimento de objetos, esquiva-inibitória e no rota-rod, bem como a densidade de espinhos dendríticos no hipocampo, utilizando o método de Golgi, em ratos submetidos à HI e expostos ao EA (1h/dia, 6 dias/semana, 9 semanas). Ratos de 7 dias de idade foram submetidos ao procedimento de HI e divididos em 4 grupos experimentais: controle mantido em ambiente padrão (CTAP), controle em ambiente enriquecido (CTAE), HI em ambiente padrão (HIAP) e HI em ambiente enriquecido (HIAE). Parâmetros comportamentais e morfológicos foram avaliados após 9 semanas de estimulação ambiental. Os dados indicaram que a memória de reconhecimento de objetos foi prejudicada em ratos HI adultos e recuperada após a estimulação pelo ambiente enriquecido; no teste de esquiva-inibitória os animais apresentaramum prejuízo na memória aversiva em animais HI, independentemente do ambiente. Surpreendentemente, no teste do campo-aberto, um maior número de crossings foi identificado nos grupos HI no primeiro minuto quando comparados aos grupos controle. No teste de rota-rod não foram detectadas diferenças entre animais controle e animais HI. Resultados morfológicos demonstraram uma diminuição na densidade de espinhos dendríticos no hipocampo de animais HI, com recuperação pelo EA. A densidade de espinhos dendríticos do hemisfério esquerdo (contralateral à oclusão arterial) obteve os melhores resultados, indicando uma recuperação total do dano hipóxico-isquêmico pelo EA. Os dados dos espinhos dendríticos do hemisfério direito indicaram uma recuperação parcial pela estimulação ambiental nos animais HI. Concluindo, o enriquecimento ambiental foi efetivo na recuperação do déficit comportamental e da densidade de espinhos dendríticos nos neurônios hipocampais conseqüente à hipóxia-isquemia neonatal em ratos. / Hypoxia-ischemia (HI) is the main mortality cause in perinatal period and, in survivors, the incidence of neurological disabilities is elevated. The immature brain, highly susceptible to hypoxic-ischemic insult, is responsive to environmental stimuli, as environmental enrichment (EE). The aim of this study was to investigate behavioral performance in the open field apparatus, objects recognition, inhibitory avoidance and in the Rota-rod apparatus, and dendritic spines density in the hippocampus, using the Golgi technique, in rats submitted to the HI and exposed to EE (1h/day, 6 days/week, 9 weeks). Seven-days old rats were submitted to the HI procedure and divided in 4 groups: control in standard conditions (CTSE), control in enriched environment (CTEE), HI in standard conditions (HISE) and HI in enriched environment (HIEE). Behavioral and morphological parameters were evaluated after 9 weeks of environmental stimulation. Data indicated that object-recognition memory was impaired in HI adult rats and recovered after stimulation by the EE; in the inhibitory avoidance task was demonstrated aversive memory impairment in HI animals, independent of the environment. Interestingly, in the open field task, significant more crossing responses were identified in HI groups, in the first minute, comparing to control groups. No differences between control and HI adult animals were detected in the rota-rod test. Morphological results demonstrated a decreased spines density in the hippocampus of the HI animals, with recovery by the EE. Dendritic spines density from left hemisphere (contralateral to arterial occlusion) obtained the better results, indicating a total recovery effect of the EE on HI damage. Data of dendritic spines from right hemisphere indicated a partial recovery by the environmental stimulation on HI animals. Concluding, environmental enrichment was effective in recovery behavioral impairment and dendritic spine density in hippocampal neurons, consequent to neonatal hypoxia-ischemia in rats.

O conteúdo de zinco (Zn) reativo cerebral é importante para o equilíbrio da sinaptofisiologia neural. A prova disto é que um aumento nos seus níveis, após evento hipóxico-isquêmico, resulta em neurotoxicidade, o que tem estimulado o tratamento desta disfunção cerebral com quelantes de Zn, tal como o dietilditiocarabamato (DEDTC). No caso do DEDTC, o uso deste composto sobre esta disfunção deve ser analisado com cuidado, pois ele também apresenta muitos efeitos colaterais sobre o sistema nervoso central. Desta forma, para atender este propósito, é necessário antes obter uma concentração de DEDTC com menores efeitos colaterais. Por esta razão, no presente trabalho, nós decidimos usar um modelo vertebrado mais simples, tal como o peixe-zebra, o qual permitiria a triagem, em larga escala, dos efeitos de DEDTC sobre o Zn reativo. Entretanto, jamais foi mostrada a presença de Zn reativo no cérebro de peixe-zebra. Com isto, através de marcações histológicas, nós conseguimos mostrar pela primeira vez a distribuição citoarquitectônica de Zn reativo em neurônios glutamatérgicos, bem como o número desses neurônios contendo Zn no cérebro de peixe-zebra. Isto nos permitiu avaliar o efeito de diferentes concentrações de DEDTC sobre o conteúdo de Zn cerebral do peixe-zebra, o qual foi intensamente quelado por elevadas quantidades do composto, induzindo comportamentos tipo-crise. Neste mesmo estudo nós obtemos também uma concentração de DEDTC com poucos efeitos colaterais que poderia exercer neuroproteção sobre o aumento de Zn reativo induzido pela hipóxia-isquemia. Assim, após a padronização de um modelo de hipóxia em peixe-zebra, que demonstra danos relacionados à isquemia, nós testamos se essa concentração de DEDTC poderia ser neuroprotetora sobre este modelo. Contudo, DEDTC apresentou efeitos pró-oxidantes, embora ele tenha atenuado o elevado conteúdo de Zn reativo induzido pela hipóxia. Portanto, mesmo que o DEDTC tenha falhado, este modelo, agora, está apto para a triagem de outros fármacos com potencial ação sobre o alterado conteúdo de Zn reativo que ocorre em eventos hipóxicos-isquêmicos. / The content of brain reactive zinc (Zn) is important for the synaptophysiology in the central nervous system (CNS). This is evidenced in hypoxic-ischemic events, when an increase in their levels results in neurotoxicity. Consequently, this has stimulated the treatment of cerebral ischemia with Zn chelators, such as diethyldithiocarbamate (DEDTC). In the case of DEDTC, the use of this compound in this dysfunction should be examined carefully, because it also has many side effects on the (CNS). Thus, to meet this, it is necessary first to obtain a concentration of DEDTC with negligible side effects. Here, we decided to use a simpler vertebrate model, such as zebrafish, which would allow large-scale screening of DEDTC effects on reactive Zn. However, the presence of reactive Zn has never been shown in zebrafish brain. Then, using histological markers, we were able to show for the first time the cytoarchitectonic distribution of reactive Zn in glutamatergic neurons as well as the number of these neurons containing Zn in the zebrafish brain. This allowed us to evaluate the effect of different DEDTC concentrations on the brain content of Zn in zebrafish. As a result, high levels of the compound did strongly chelate the metal, inducing seizure-like behaviors. In this study we also obtained a DEDTC concentration with few side effects that could exert neuroprotection on the increased reactive Zn induced by hypoxia-ischemia. Then, after the standardization of an ischemic-sensitive model of hypoxia in zebrafish, we tested if this DEDTC concentration could be neuroprotective on this model. Nevertheless, DEDTC showed pro-oxidant effects, though it had mitigated the elevated content of reactive Zn induced hypoxia. Therefore, despite the DEDTC have failed as neuroprotective drug, this model enables the screening of other chemical agents with potential action on the increased content of reactive Zn that occurs in hypoxic-ischemic events.