Submitted by Automação e Estatística (sst@bczm.ufrn.br) on 2018-07-26T17:35:31Z No. of bitstreams: 1 KellySoaresFarias_TESE.pdf: 6619140 bytes, checksum: 0781e67a43aafb62031ffc8c16432ec1 (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2018-07-27T20:19:39Z (GMT) No. of bitstreams: 1 KellySoaresFarias_TESE.pdf: 6619140 bytes, checksum: 0781e67a43aafb62031ffc8c16432ec1 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-07-27T20:19:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 KellySoaresFarias_TESE.pdf: 6619140 bytes, checksum: 0781e67a43aafb62031ffc8c16432ec1 (MD5) Previous issue date: 2018-02-28 / Os astrócitos, células especializadas da glia, estão envolvidos na homeostase extracelular por tamponar íons de potássio (K+), metabolizar neurotransmissores, controlar o disparo e a sincronização neuronal e contribuir para a formação da barreira hematoencefálica. Em condições patológicas, os astrócitos podem alterar a sua morfologia (hipertrofia dos seus processos celulares) e bioquímica (aumento da expressão da proteína ácida fibrilar glial, GFAP), sendo conhecidos por astrócitos reativos (a.k.a., gliose reativa). Apesar de serem frequentemente observados em regiões cerebrais associadas à geração e propagação de crises epilépticas, a participação dos astrócitos reativos na sincronização anormal é pouco conhecida. Enquanto os astrócitos modificam o metabolismo do potássio e do glutamato, a sua reativação, por períodos prolongados, pode levar à disfunção da atividade neuronal. A epilepsia do lobo temporal (ELT), uma das formas mais comuns de epilepsia e frequentemente associada à refratariedade ao tratamento farmacológico, é caracterizada por morte neuronal em regiões temporais (esclerose do hipocampo), reorganização sináptica (brotamento aberrante de fibras musgosas) e gliose reativa. Nessa tese testamos a hipótese de que o transplante de astrócitos imaturos no hipocampo de animais cronicamente epiléticos reduzirá a atividade epileptiforme, incluindo a ocorrência de crises espontâneas eletrográficas e comportamentais. Para isso, os animais foram feitos epilépticos pela injeção sistêmica da pilocarpina (que induziu o estado epiléptico, SE) e foram transplantados unilateralmente no hilo do giro denteado (GD) com astrócitos que expressavam a proteína fluorescente verde (GFP+) 30 dias após o SE. A alocação dos animais epilépticos nos grupos controle (SE-controle) e experimental (SE-astro GD) foi feita de acordo com a severidade comportamental do SE. Atividades epileptiformes espontâneas (espículas interictais, oscilações de alta frequência e crises recorrentes) foram registradas em ambos os hipocampos (tratado e não tratado) usando eletrodos cronicamente implantados. A sobrevivência dos astrócitos foi de 1 %. Astrócitos GFP+ foram encontrados em diversas sub-regiões hipocampais por até sete meses após o transplante, sendo que algumas células migraram aproximadamente até 1500 µm no polo anteroposterior. Essas células foram localizadas principalmente no hilo, na camada granular do giro dentado e na camada molecular do hipocampo, e em alguns animais, no córtex, tálamo e fímbria. Células ou grupos de tecidos indicativos de tumor não foram identificados. A atividade epileptiforme eletrográfica foi registrada em 80% dos animais controle (SE-controle, N = 8/10), em 80% dos animais experimentais com astrócitos GFP+ localizados no córtex (SE-Astro Córtex, N = 4/5) e em 60% dos animais com astrócitos GFP+ no hipocampo (SE-Astro GD, N=2/5). A frequência de crises espontâneas foi variável entre os animais (21 vs 12 vs 1 crises espontâneas registradas nos grupos SE-control, SEAstro Córtex e SE- Astro GD, respectivamente) e não houve diferença na frequência de crises entre os grupos (crises/hora: 0,05 ± 0,01 vs 0,03 ± 0,003 vs 0,02, para SE-controle e SE-Astro Córtex e SE-Astro GD, respectivamente). O transplante dos astrócitos não alterou a duração das crises (67,5 ± 3,6 s vs 74,2 ± 3,9 s vs 65,3, para SE-controle e SE-Astro Córtex e SE-Astro GD, respectivamente). Além disso, não observamos diferenças quanto à morfologia, periodicidade ou frequência das espículas interictais do hipocampo entre os grupos experimentais e/ou entre os hemisférios tratados. Interessantemente, o transplante de astrócitos reduziu significativamente a severidade das crises comportamentais nos animais que receberam astrócitos no córtex (Escala livre: 5,0 ± 0,6 vs 4,0 ± 0,4, SE-controle e SE-Astro Córtex, respectivamente, p=0,02, teste de MannWhitney). O grupo SE-Astro GD apresentou apenas uma crise epiléptica e, portanto, não candidato a estatística. Nossos resultados enfatizam o uso da terapia celular para o tratamento das epilepsias e reforçam a importância do sítio do transplante para a redução da atividade epileptiforme. / Astrocytes are specialized glial cells involved in the extracellular homeostasis by buffering potassium cation (K+) concentration, metabolizing neurotransmitters, controlling neuronal firing and synchronization and contributing to the blood-brain barrier. Under pathological conditions, astrocytes may change their morphology in order to compensate abnormal function, being referred to as activated astrocytes (reactive gliosis). This phenomenon is commonly observed in brain regions associated with seizure generation and spread, although its role in abnormal synchronization is unknown. While astrocytes can enhance potassium and glutamate-related metabolism, sustained long-term reactivation can lead to neuronal dysfunction. Temporal lobe epilepsy (TLE) is the most common form of epilepsy and is usually associated to refractoriness. TLE is characterized by extensive cell death (hippocampal sclerosis), synaptic reorganization (mossy fiber sprouting) and reactive gliosis. Here, we hypothesize that transplantation of immature astrocytes in chronically epileptic hippocampus would reduce epileptiform activity, including the occurrence of electrographic and behavioral seizures. To test this hypothesis, animals made epileptic by the systemic injection of pilocarpine (which induced status epilepticus, SE) were unilaterally transplanted with green fluorescent protein-positive (GFP) astrocytes into the hippocampus 30 days after the SE. Group assignment (SE-Saline e SE-Astro GD) was made according to SE behavioral severity and spontaneous epileptiform activities (interictal spikes, high-frequency oscillations, seizures) were recorded in both (treated and untreated) hippocampi using chronically implanted multi-electrodes. Astrocytes had migrated approximately 1500µm injection site, and survival rate was 1%. Astrocytes were found in the host hippocampus seven months after transplantation and were mainly localized at the hilus, at the granular layer of the dentate gyrus, at molecular layer of hippocampus. Cells or tissue clusters indicative of tumor were not identified. In a second group, astrocytes were found in the cortex and constituted the SE-Astro Cortex group. No difference was found in epileptiform activity recorded between groups. Epileptiform electrographic activity was recorded in 80% of control animals (SE-Saline, N= 8/10, in 80% of SE-Astro Cortex group (SE-Astro Córtex, N=4/5) and in 60% of animals that received astrocytes into the hippocampus (SE-Astro GD, N=2/5). Spontaneous seizure occurrence was variable between animals (21 vs 12 vs 1 recorded seizures in SE-Saline and SE-Astro Cortex and SE-Astro GD groups, respectively), however, no difference was observed in seizure frequency between groups (seizures/hour: 0.05±0.01 vs 0.03±0.003 vs 0.02, SE-Saline, SE-Astro Cortex and SE-Astro GD, respectively). Astrocytes grafting did not change seizure duration (67.5 ± 3.6 s vs 74.2 ± 3.9 s vs 65.3 s for SE-Saline, SE-Astro Cortex and SE-Astro GD groups, respectively). Also, we did not observe any difference in the morphology, periodicity or frequency of hippocampal interictal spikes between experimental groups and/or treated hemisphere. Additionally, however, the animals of SE-Astro Cortex group showed reduced behavioral seizure severity (scores: 5 ± 0.1 vs 4 ± 0.4; for SE-Saline and SE-Astro Cortex, respectively; p =0.02, Mann-Whitney test). SE-Astro GD group animals showed only one spontaneous seizure, and therefore not a candidate for statistics. Even thought the small sample size, our results present the cell therapy relevance for the treatment of epilepsies and reinforce importance of transplantation site for epileptiform activity reduction.

Made available in DSpace on 2014-12-17T15:28:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 AndersonBS_DISSERT.pdf: 4240084 bytes, checksum: 0331343a1aab5e54d0d9cb6baeccb72d (MD5) Previous issue date: 2013-12-13 / Epilepsies are neurological disorders characterized by recurrent and spontaneous seizures due to an abnormal electric activity in a brain network. The mesial temporal lobe epilepsy (MTLE) is the most prevalent type of epilepsy in adulthood, and it occurs frequently in association with hippocampal sclerosis. Unfortunately, not all patients benefit from pharmacological treatment (drug-resistant patients), and therefore become candidates for surgery, a procedure of high complexity and cost. Nowadays, the most common surgery is the anterior temporal lobectomy with selective amygdalohippocampectomy, a procedure standardized by anatomical markers. However, part of patients still present seizure after the procedure. Then, to increase the efficiency of this kind of procedure, it is fundamental to know the epileptic human brain in order to create new tools for auxiliary an individualized surgery procedure. The aim of this work was to identify and quantify the occurrence of epilepticform activity -such as interictal spikes (IS) and high frequency oscillations (HFO) - in electrocorticographic (ECoG) signals acutely recorded during the surgery procedure in drug-resistant patients with MTLE. The ECoG recording (32 channels at sample rate of 1 kHz) was performed in the surface of temporal lobe in three moments: without any cortical resection, after anterior temporal lobectomy and after amygdalohippocampectomy (mean duration of each record: 10 min; N = 17 patients; ethic approval #1038/03 in Research Ethic Committee of Federal University of S?o Paulo). The occurrence of IS and HFO was quantified automatically by MATLAB routines and validated manually. The events rate (number of events/channels) in each recording time was correlated with seizure control outcome. In 8 hours and 40 minutes of record, we identified 36,858 IS and 1.756 HFO. We observed that seizure-free outcome patients had more HFO rate before the resection than non-seizure free, however do not differentiate in relation of frequency, morphology and distribution of IS. The HFO rate in the first record was better than IS rate on prediction of seizure-free patients (IS: AUC = 57%, Sens = 70%, Spec = 71% vs HFO: AUC = 77%, Sens = 100%, Spec = 70%). We observed the same for the difference of the rate of pre and post-resection (IS: AUC = 54%, Sens = 60%, Spec = 71%; vs HFO: AUC = 84%, Sens = 100%, Spec = 80%). In this case, the algorithm identifies all seizure-free patients (N = 7) with two false positives. To conclude, we observed that the IS and HFO can be found in intra-operative ECoG record, despite the anesthesia and the short time of record. The possibility to classify the patients before any cortical resection suggest that ECoG can be important to decide the use of adjuvant pharmacological treatment or to change for tailored resection procedure. The mechanism responsible for this effect is still unknown, thus more studies are necessary to clarify the processes related to it / As epilepsias s?o dist?rbios neurol?gicos caracterizados por crises espont?neas e recorrentes, resultantes de uma atividade el?trica anormal de uma rede neural. Dentre os diferentes tipos de epilepsia, a epilepsia mesial do lobo temporal (EMLT) ? a mais observada em adultos, sendo frequentemente associada ? esclerose hipocampal. Infelizmente, nem todos os pacientes s?o beneficiados pelo tratamento farmacol?gico (pacientes f?rmaco-resistentes). Para estes sujeitos, uma alternativa ? a realiza??o de cirurgia, um procedimento de alta complexidade e elevado custo. Atualmente, o procedimento mais realizado ? a lobectomia temporal anterior com amigdalo-hipocampectomia seletiva, uma cirurgia padronizada por marcos anat?micos. Entretanto, uma parcela dos pacientes continua a apresentar crises incapacitantes ap?s o tratamento cir?rgico. Desta forma, para aumentar a efici?ncia deste tipo de tratamento, ? fundamental a compreens?o do enc?falo humano epil?ptico com vistas a se criar ferramentas que auxiliem na realiza??o de procedimentos individualizados. O objetivo do presente trabalho foi identificar e quantificar a ocorr?ncia de atividade epileptiforme - esp?culas interictais (EI) e oscila??es de alta frequ?ncia (OAF) - em registros eletrocorticogr?ficos (ECoG) realizados durante procedimento cir?rgico em pacientes com EMLT refrat?ria ao tratamento farmacol?gico. Registros ECoG (32 canais a uma taxa de amostragem de 1 kHz) foram realizados na superf?cie do lobo temporal em 3 momentos cir?rgicos: no c?rtex intacto, ap?s lobectomia temporal anterior e ap?s amigdalo-hipocampectomia (dura??o m?dia de cada um desses registros: 10 min; N=17 pacientes). A ocorr?ncia de EI e OAF foi quantificada automatica-mente, por meio de rotinas em MATLAB, e validadas manualmente. A taxa de ocorr?ncia em cada um dos tempos cir?rgicos foi correlacionada com o resultado cir?rgico quanto ao controle das crises, num seguimento de 2 anos. De um total de 8 h e 40 min de registro, identificamos 36.858 EI e 1.756 OAF. Observamos que os pacientes que ficaram livres de crises no p?s-operat?rio apresentaram maior quanti-dade de OAF antes da cirurgia do que aqueles que continuaram a ter crises; por?m, n?o diferiram quanto a frequ?ncia, morfologia e distribui??o de EI. A ocorr?ncia de OAF no registro basal apresentou melhor desempenho que as EI na previs?o do controle total das crises no p?s-operat?rio (EI: AUC = 57%, S = 71% , E = 70% vs OAF: AUC = 77%, S = 100%, E=70%). O mesmo foi observado com a varia??o da ocorr?ncia entre os momentos pr?- e p?s-ressec??o (EI: AUC = 54%, S = 71%, E = 60% vs OAF: AUC = 84%, S = 100%, E = 80%). Nesse caso, o classificador foi capaz de identificar todos os pacientes livres de crises (N = 7) , apresentando apenas dois falsos positivos. Desta forma, podemos concluir que as OAF, juntamente com as EI, podem ser encontradas no registro ECoG intra-operat?rio, mesmo na presen?a de anest?sicos e em uma curta sess?o de registro. Al?m disso, a observa??o de que a ocorr?ncia desses eventos no in?cio da cirurgia permite classificar o paciente quanto ao progn?stico cir?rgico abre caminho para aplicar o ECoG intra-operat?rio, por exemplo, na decis?o sobre o uso de tratamento farmacol?gico adjuvante ou da convers?o para ressec??es individualizadas. No entanto, o mecanismo respons?vel por esse efeito ainda ? desconhecido, logo novos estudos s?o necess?rios para melhor esclarec?-lo