A fisiopatologia do choque séptico caracteriza-se por uma produção excessiva de mediadores inflamatórios, dentre eles o óxido nítrico (NO), conduzindo a uma hipotensão prolongada associada a um aumento inicial de vasopressina (AVP) e uma diminuição na fase tardia. A ketamina é um anestésico com propriedades cardioestimulatórias e anti-inflamatórias. O presente trabalho testou a hipótese de que a ketamina, através de suas propriedades anti-inflamatórias no choque séptico, teria uma ação inibitória sobre a síntese do óxido nítrico, favorecendo a liberação de AVP e preservando a função cardiovascular. O choque endotoxêmico foi induzido através de uma injeção i.v. de 1,5 mg/kg de lipopolissacarídeo (LPS) em ratos Wistar adultos machos. Após a injeção de LPS, um grupo de animais foi tratado com ketamina (10 mg/kg) e o grupo controle recebeu salina. A administração de LPS produziu uma queda significativa da pressão arterial média (PAM) (p<0,01) associada a um aumento da freqüência cardíaca (FC) (p<0,01). Essas alterações foram acompanhadas por uma elevação significativa nas concentrações plasmáticas de AVP após duas horas (p<0,01), seguida de queda nas próximas horas, e por uma elevação nas concentrações de NO plasmático (p<0,01). Quando o LPS foi combinado à administração i.v. de ketamina, observou-se uma atenuação da hipotensão (p<0,01) e uma potencialização na liberação de AVP (p<0,01) pelo LPS. No entanto, a produção de NO após a adminstração da ketamina não mostrou diferença em relação ao LPS, indicando não ser esta a via utilizada pela ketamina. Para verificar o papel da ativação simpática na preservação da função cardiovascular pela ketamina no choque endotoxêmico, utilizou-se um inibidor simpático central, a moxonidina (MOXO). O pré-tratamento i.v. com MOXO (50 µg /Kg) atenuou significativamente o aumento da FC produzido pela ketamina (p < 0,05) apenas na segunda e quarta horas, porém com ação não significativa sobre a PAM. Estes dados sugerem um efeito cardioestimulatório da ketamina no choque séptico principalmente por uma potencialização na liberação da AVP e esta parece não se dar pela via do NO / The pathophysiology of septic shock is characterized by excessive production of inflammatory mediators, including nitric oxide (NO), leading to a prolonged hypotension associated with an initial increase of vasopressin (AVP) and a late phase decrease. Ketamine is an anesthetic with cardiostimulatory and anti- inflammatory properties. The present study tested the hypothesis that ketamine, through its anti-inflammatory properties in septic shock, have an inhibitory effect on the synthesis of nitric oxide, promoting the release of AVP and preserving cardiovascular function. Endotoxemic shock was induced by an iv injection of 1.5 mg / kg lipopolysaccharide (LPS) in adult male Wistar rats. After LPS injection, a group of animals was treated with ketamine (10 mg / kg) and the control group received saline. The LPS administration produced a significant decrease in mean arterial pressure (MAP) (p <0.01) associated with an increase in heart rate (HR) (p <0,01). These changes were accompanied by significant increases in plasma AVP after two hours (p <0.01), followed by fall in the coming hours, and plasma NO increasing (p <0.01). When LPS was combined with iv ketamine administration, there was an attenuation of hypotension (p <0.01) and an enhancement in the release of AVP (p <0.01) by LPS. However, the production of NO after ketamine adminstration showed no difference compared to LPS, indicating this is not the route used by ketamine. To verify the role of sympathetic activation in ketamine\'s preservation of cardiovascular function in endotoxemic shock, used a central sympathetic inhibitor, moxonidine (moxo). Pretreatment with moxo iv (50 µg / kg) significantly attenuated the increase in HR produced by ketamine (p <0.05) only in the second and fourth hour, but with no significant action on the MAP. These data suggest that the cardiostimulatory effect of ketamine in septic shock primarily occurs by potentiation of AVP release, and this does not seem to give the NO pathway

CoordenaÃÃo de AperfeÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / A esquizofrenia à parcialmente mimetizada pela administraÃÃo repetida de cetamina (KET), sendo este modelo sensÃvel a antipsicÃticos atÃpicos. DesequilÃbrio oxidativo à uma alteraÃÃo importante observada na esquizofrenia. O Ãcido alfa-lipÃico (ALA) à um Ãcido natural sintetizado em tecidos humanos que apresenta propriedades antioxidantes. O objetivo deste trabalho foi determinar o efeito de ALA sozinho ou associado com clozapina (CZP) na reversÃo de alteraÃÃes induzidas por KET. Camundongos machos adultos receberam KET ou soluÃÃo salina durante 7 dias. Do 8 ao 14 dia, salinas, ALA (100 mg/kg), CZP 2,5 ou 5 mg/kg foram adicionados. Sintomas do tipo esquizofrenia foram avaliados atravÃs da inibiÃÃo de prÃ-pulso (IPP) e atividade locomotora (sintomas positivos), preferÃncia social (sintomas negativos) e labirinto em y (sintomas cognitivos). AlteraÃÃes oxidativas (glutationa reduzida-GSH e peroxidaÃÃo lipÃdica-LP) e nitrito no cÃrtex prÃ-frontal (CPF), hipocampo (HC) e corpo estriado (CE); e fator neurotrÃfico derivado do cÃrebro (BDNF) no CPF tambÃm foram abordadas. Cetamina causou dÃficits no IPP, memÃria de trabalho, interaÃÃo social; e tambÃm causou hiperlocomoÃÃo. AlÃm disso, diminuiu GSH, nitrito e BDNF; e aumentou LP. ALA sozinho reverteu alteraÃÃes comportamentais induzidas por KET. TambÃm reverteu a diminuiÃÃo de GSH no HC, BDNF e o aumento da LP (CPF, HC e CE). A combinaÃÃo de CZP 2,5 + ALA reverteu o comportamento e alguns parÃmetros neuroquÃmicos. No entanto, CZP 5 + ALA causou deficiÃncia motora. No geral, ALA parece apresentar um perfil semelhante aos antipsicÃtico atÃpicos revertendo os sintomas positivos e negativos induzidos pela KET. O mecanismo envolve parcialmente aÃÃo antioxidante, neurotrÃfica e as vias nitrÃrgicas. A combinaÃÃo com CZP apresentaram resultados positivos, principalmente, com a dose mais baixa. / Schizophrenia is partially mimicked by the repeated administration of ketamine (KET) being this model sensitive to atypical antipsychotics. Oxidative imbalance is an important alteration seen in schizophrenia. Alpha-lipoic acid (ALA) is a natural acid synthesized in human tissues presenting antioxidant properties. Herein we aimed to determine the effect of ALA alone or combined with clozapine (CZP) in the reversal of KET-induced alterations. Adult male mice received KET or saline during 7 days. From the 8 th to 14th days, saline, ALA (100 mg/kg), CZP 2.5 or 5 mg/kg were added. Schizophrenia-like symptoms were evaluated by prepulse inhibition (PPI) of the startle and locomotor activity (positive - like), social preference (negative - like) and Y maze (cognitive - like). Oxidative alterations (reduced glutathione - GSH and lipid peroxidation - LP) and nitrite in the prefrontal cortex (CPF), hippocampus (HC) and striatum (ST) and BDNF in the CPF were also addressed. Ketamine caused deficits in PPI, working memory, social interaction together with hyperlocomotion. Additionally, decreases in GSH, nitrite and BDNF and increases in LP were observed. ALA alone reversed KET - induced behavioral alterations. It also reversed the decreases in GSH in the HC, BDNF and increase in LP (CPF, HC and ST). The combination CZP 2.5 + ALA reversed behavioral and some neurochemical parameters. However, CZP 5 + ALA caused motor impairment. Overall, ALA seems to present an atypical antipsychotic-like profile reversing KET - induced positive and negative - like symptoms. The mechanism partially involves antioxidant, neurotrophic and nitrergic pathways. The combination with CZP presented positive results mainly with the lower dose.

A cetamina é uma droga dissociativa utilizada como anestésico humano. Este fármaco é também utilizado como droga de abuso por conter efeitos psicotrópicos. É sabido que a cetamina é um potente antagonista não competitivo do receptor glutamatérgico ionotrópico do tipo N metil-D-aspartato (NMDAr). A diminuição da neurotransmissão do glutamato pelos receptores NMDA está associada com a alteração da percepção, memória e cognição. As neurotrofinas constituem uma família de fatores de crescimento multifuncionais crucial na sobrevivência, diferenciação, proliferação e manutenção de populações neuronais do sistema nervoso e exercem numerosos efeitos em células não neuronais. O fator neurotrófico derivado do cérebro (Brain-derived neurotrophic factor - BDNF) é uma neurotrofina que atua tanto no sistema nervoso central como no sistema nervoso periférico e está relacionada com a sobrevivência dos neurônios, crescimento, diferenciação de novos neurônios e sinapses. O objetivo deste trabalho foi avaliar os efeitos de diferentes doses de cetamina na memória de longa duração no modelo de reconhecimento de novo objeto e analisar os níveis de BDNF no hipocampo dos ratos após injeção intraperitoneal (i.p.) de cetamina. Ratos Wistar machos adultos foram treinados em uma tarefa de reconhecimento de novo objeto e a retenção da memória foi avaliada 24 h após o treino. A administração pós-treino de cetamina prejudicou de forma dose-dependente a retenção da memória de reconhecimento. Experimentos controle mostraram que a cetamina não afetou a memória quando administrada 6 h após o treino ou 24 h antes do treino. Para a dosagem dos níveis de BDNF no hipocampo dorsal, os animais foram treinados e imediatamente receberam salina ou 20 mg/kg de cetamina e foram sacrificados 3 h mais tarde. / Ketamine is a dissociative drug used as a human anesthetic. This drug is also used as a drug of abuse because it contains psychotropic effects. It is known that ketamine is a potent noncompetitive antagonist of glutamatergic ionotropic receptors type N-methyl D-aspartate (NMDAr). The decrease in the neurotransmission of glutamate receptors is associated with the change of perception, memory and cognition. Neurotrophins constitute a family of multifunctional growth factors crucial for the survival and differentiation, proliferation and maintenance of neuronal populations of the nervous system and has numerous effects in non-neuronal cells. The brain-derived neurotrophic factor (BDNF) is a neurotrophin that acts both in the central nervous system and peripheral nervous system and is related to neuron survival, growth, differentiation of new neurons and synapses. The objective of this study was to evaluate the effects of different ketamine doses on long-term memory in the novel object recognition model and analyze the levels of BDNF in the hippocampus of rats after injection (ip) of ketamine. Adult male Wistar rats were trained in a task of recognition of new object and memory retention was evaluated 24h after training. The post-training administration of ketamine impaired in a dose-dependent retention of recognition memory. Control experiments showed that ketamine had no effect on memory when administered 6 h after training or 24 h before training. To measure the levels of BDNF in the dorsal hippocampus, the animals were trained and immediately injected with saline or 20 mg / kg of ketamine and sacrificed 3h later. A kit of sandwich enzyme immunoassay with rabbit monoclonal antibody against BDNF was used to measure the levels of BDNF.

Introdução: Os sintomas psíquicos e vasomotores são altamente prevalentes na transição menopáusica e na pós-menopausa, e estão relacionados ao hipoestrogenismo decorrente da falência ovariana que ocorre na mulher na meiaidade. Sua exata fisiopatogenia é desconhecida, porém alterações de neurotransmissores, como a serotonina e a noradrenalina, parecem estar relacionados ao aparecimento dessa sintomatologia. A terapia estrogênica geralmente é efetiva em aliviar esses sintomas, no entanto muitas mulheres não podem ou não desejam este tipo de tratamento, por isso, diversas alternativas têm sido estudadas. Objetivos: esta tese teve como objetivo avaliar, em um modelo experimental de climatério em ratas, parâmetros fisiológicos, comportamentais e bioquímicos, visando testar duas novas terapias: a cetamina, um antagonista não competitivo do receptor N-metil-D-aspartato (NMDA) e a eletroestimulação transcraniana de corrente contínua (ETCC) respectivamente, para o comportamento do tipo depressivo e a disfunção termorregulatória. Métodos: Ratos Wistar fêmeas adultas (200 a 250 g) foram randomizadas pelo peso e submetidas a modelo de menopausa por meio de ovariectomia bilateral ou a procedimento sham (falsa cirurgia). No primeiro experimento, os animais foram submetidos ao teste do nado forçado para avaliar comportamento do tipo depressivo e posteriormente receberam uma dose de cetamina 10mg/kg de peso intraperitoneal. No segundo experimento, os animais foram avaliados quanto à disfunção termorregulatória e tratados com ETCC catódica. Resultados: No primeiro experimento, as ratas em estado hipoestrogênico apresentaram comportamento do tipo depressivo que foi revertido pela cetamina. As ratas sham apresentaram um quadro de menopausa precoce indexado por citologia vaginal, provavelmente decorrente da manipulação de anexos. Além disso, as ratas ovariectomizadas apresentaram comportamento tipo ansioso. No entanto, não houve alteração da atividade locomotora e exploratória entre os grupos. No segundo experimento, as ratas ovariectomizadas apresentaram aumento da temperatura retal que foi parcialmente revertido pela eletroestimulação transcraniana de corrente contínua; as ratas ovariectomizadas apresentaram níveis elevados de interleucina 8 no soro, em relação às não ovariectomizadas, sem diferença nos níveis hipotalâmicos; houve aumento dos níveis séricos e diminuição dos níveis hipotalâmicos de BDNF nas ratas ovariectomizadas e interação do modelo com a ETCC em relação aos níveis corticais de BDNF. Nos testes nociceptivos, as ratas ovariectomizadas apresentaram diminuição do tempo de latência de resposta no teste da placa quente e alodinia mecânica no teste Von Frey, parcialmente revertida pela ETCC, no entanto, não houve diferença entre os grupos no teste tail flick. Conclusão: Nossos estudos demonstram que o modelo de ovariectomia utilizado foi eficaz em reproduzir os sintomas apresentados no período perimenopausa tendo, portanto, potencial translacional. Adicionalmente, sugerem que, além dos sistemas serotoninérgico e noradrenérgico, outros sistemas parecem estar associados ao aparecimento de sintomas na transição menopáusica como, por exemplo, o sistema glutamatérgico. Demonstram ainda que a cetamina e a ETCC podem ser eficazes como adjuvantes no tratamento dos sintomas do climatério, respectivamente, farmacológico (nos sintomas depressivos) e não farmacológico (nos “fogachos”). / Introduction: Psychological and vasomotor symptoms have a high prevalence in women during menopause transition and post menopausal years. Though these symptoms are associated to decline of estrogen levels due to ovarian failure, their exact pathophysiology is unknown. Variations on neurotransmitters such as serotonin and norepinephrine seem to be responsible by great amount of these symptoms. Estrogen therapy is usually effective in relieving these symptoms. However, many women have contraindications or do not wish to use this kind of treatment, thus several therapeutic alternatives have been studied. Objectives: This thesis was designed to evaluate, in an experimental model of menopause in rats, physiological, behavioral and biochemical parameters, aiming to test two new therapies: ketamine, a noncompetitive antagonist of the N-methyl-D-aspartate (NMDA) receptor and transcranial direct current stimulation (tDCS) respectively for the depressive-like behavior and thermoregulatory dysfunction. Methods: Female adult Wistar rats (200- 250g) were randomized by weight and subjected to a menopause model through bilateral ovariectomy or sham (false surgery) procedure. In the first experiment, the animals were subjected to the forced swimming test to assess depressive-like behavior and subsequently received a dose of 10mg/kg of weight of intraperitoneal ketamine. In the second experiment, the animals were evaluated for thermoregulatory dysfunction and treated with cathodal tDCS. Results: In the first experiment, the rats in hypoestrogenic state showed depressive-like behavior that was reversed by ketamine. The sham rats presented a precocious menopause indexed by vaginal cytology, probably due to the surgical handling of the tubes and ovaries. Moreover, the ovariectomized rats showed anxiety-like behavior. However, there was no change in locomotor activity between groups. In the second experiment, the ovariectomized rats showed an increase in rectal temperature that was partially reversed by tDCS. Moreover, the ovariectomized rats showed elevated serum levels of interleukin-8, compared to non-ovariectomized rats, with no difference in hypothalamic levels; there was an increase in serum levels and decreased hypothalamic BDNF levels in ovariectomized rats, and there was interaction of ovariectomy and ETCC in relation to cortical BDNF levels. In the nociceptive tests, the ovariectomized rats presented decreased response latency in the hot plate test and mechanical alodinia in the von Frey test; however, there was no difference between groups in the tail flick test. Conclusion: Our studies demonstrate that the ovariectomy model used was effective in reproducing the symptoms that women present during perimenopause and therefore has translational potential. Additionally, these data suggest that, beyond the serotonergic and noradrenergic systems, other systems seem to be associated with the onset of symptoms in menopausal transition such as the glutamatergic system. Our data also demonstrate that ketamine and ETCC can be effective adjuvant therapeutic tools to the relief of climacteric symptoms, respectively, pharmacological (on depressive symptoms) and non pharmacological (on "hot flashes").

Submitted by (edna.saturno@ufrpe.br) on 2016-11-04T11:57:27Z No. of bitstreams: 1 Rinaldo Cavalcante Ferri.pdf: 4667248 bytes, checksum: 15ff7a13da0ce505b67053e3661090da (MD5) / Made available in DSpace on 2016-11-04T11:57:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rinaldo Cavalcante Ferri.pdf: 4667248 bytes, checksum: 15ff7a13da0ce505b67053e3661090da (MD5) Previous issue date: 2007-02-28 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The objective of this work is to evaluate electrocardiographic profile in 21 coatis(Nasua nasua - Linnaeus, 1766) kept in captivity, undergoing anesthetic protocol with ketamine and xylazine. The variables analyzed were: Heart rate (HR), rhythm, mean electrical axis (MEA), P wave, QRS complex, PR and QT interval, ST segment and T wave. Results showed: FC (157.62±28.22 bpm); P(0.058±0.021 mV and 0.03±0.0056 sec.); PR (0.07±0.0097 sec.); QRS (0.551±0.20 mV and 0.0335±0.0055 sec.); QT (0.165±0.017 sec.). Normal sinus rhythm was dominant (90.48%), however, animal one presented suggestive pattern of left anterior fascicle block. Two animals had sinus arrhythmia with wandering pacemaker (9.52%). The MEA varied from -30û a + 90û with a more frequent interval (90.48%) from +60û a +90û. The values observed for the coatis were similar to those of domestic cats (voltage and P-QRS complex) and domestic dogs (MEA). / Este trabalho teve por objetivo avaliar o perfil eletrocardiográfico de 21 quatis (Nasua nasua - Linnaeus, 1766) mantidos em cativeiro, sob contenção química utilizando quetamina e xilazina. Foram analisadas as variáveis: freqüência cardíaca (FC), ritmo, eixo elétrico médio (EEM) onda P, complexo QRS, intervalo PR e QT, segmento ST e onda T. Os resultados encontrados foram: FC (157,62±28,22 bpm); onda P (0,058±0,021 mV e 0,03±0,0056 seg); PR (0,07±0,0097 seg); QRS (0,551±0,20 mV e 0,0335±0,0055 seg); e QT (0,165±0,017 seg). O ritmo dominante foi o sinusal normal (90,48%), no entanto, um animal apresentou padrão sugestivo de bloqueio fascicular anterior esquerdo. Dois animais (9,52%) apresentaram arritmia sinusal com marcapasso migratório. O EEM variou de -30û a +90û, com 90,48% dos animais mostrando-se dentro do intervalo +60û a +90û. Os valores observados para os quatis foram similares aos do gato (mensurações e configurações do complexo P-QRS-T) e cão domésticos (EEM).

Os equinos são comumente anestesiados com agentes voláteis em procedimentos cirúrgicos acima de 60 minutos, resultando em depressão cardiovascular dosedependente, contribuindo para uma alta taxa de mortalidade. Sendo assim, este estudo objetivou determinar se o fentanil, em infusão contínua, seria capaz de diminuir a fração expirada de isoflurano, promovendo estabilidade cardiovascular transoperatória e uma melhor recuperação após cirurgia de artroscopia, em comparação à infusão de lidocaína ou quetamina, durante a manutenção da anestesia com isoflurano. Para tanto foram utilizados 20 equinos de 3 a 8 anos e pesando 350 a 500kg, submetidos a cirurgia de artroscopia em decúbito dorsal. Os animais foram divididos aleatoriamente em 4 grupos: GL (1,5 mg/kg em bolus e infusão de 0,15mg/kg/min) ; GQ (2mg/kg em bolus e infusão de 0,2mg/kg/min); GF (7&micro;g/kg em bolus e infusão de 0,7&micro;g/kg/min) e GI que não recebeu infusão de nenhum fármaco adjuvante. Foram avaliados os parâmetros cardiovasculares (FC, PAM, PAS e PAD), ventilatórios e de oxigenação (PaO2, PaCO2, Compl e Rva), fração expirada de isoflurano [ISSO](Fexp%), e qualidade de recuperação. Em relação à [ISSO] (Fexp%) as maiores quedas foram observadas no momento 30bolus em todos os grupos, que utilizaram adjuvantes, comparados ao momento basal sendo, GL (1,50 para 0,90%) GQ (1,44 para 0,96%) e GF (1,32 para 0,96%). Observou-se que após 15 minutos da interrupção da infusão contínua de fentanil e lidocaína a fração expirada de isoflurano foi aumentada GL 25% e GF 45%. Apesar de não ter havido diferença estatística, o GF apresentou escore de recuperação menor 16,8 pontos, GL 24,6; GQ 30,0 e GI 31,8 pontos. Conclui-se então que o uso do fentanil foi capaz de reduzir a fração expirada de isoflurano em até 43%, não observando qualquer efeito colateral no momento da recuperação após re-sedação com xilazina 0,5mg/kg. / Volatile anesthetics are commonly used in horse anesthesia in surgical procedures over 60 minutes, resulting in a dose-dependent cardiovascular depression, contributing to a high mortality rate. Thus, the aimed this study was determine whether fentanyl continuous rate infusion would be able to reduce end tidal isoflurane, promoting intraoperative cardiovascular stability and a better recovery after arthroscopic surgery, when compared to lidocaine or ketamine infusion during maintenance of anesthesia with isoflurane. Therefore, 20 horses aging 3-8 years and weighing 350 to 500 kg underwent arthroscopic surgery in dorsal recumbence. The animals were randomly divided into four groups: GL (1.5 mg/kg bolus and 0.15 mg/kg/min infusion rate of lidocaine), GQ (2 mg/kg bolus and 0.2 mg/kg/min infusion of ketamine); GF (7&micro;g/kg bolus and 0.7 mg/kg/min infusion rate of fentanyl) and GI did not receive any adjuvant infusion. Cardiovascular parameters (HR, MBP, SBP and DBP), ventilatory and oxygenation (PaO2, PaCO2, Cst and Rva), end tidal isoflurano [ISO] (Fexp%), and quality of recovery were evaluated. Regarding [ISO] (Fexp%) the highest decreases were observed at the time 30bolus in all groups with adjuvants, in comparison to base line -GL (1.50 to 0.90%) GQ (1.44 to 0.96 %) and GF (1.32 to 0.96%). At 15 minutes after the end of continuous rate infusion of fentanyl and lidocaine, expired fraction of isoflurane was increased 25% for GL and 45% for GF. Although there was no statistical difference, GF showed lower recovery score - 16.8 points, while 24.6 for GL, 30.0 for GQ and 31.8 points for GI. In conclusion, fentanyl was able to reduce end tidal isoflurane to 43%, with no side effects at recovery time after re-sedation with xylazine 0.5 mg / kg.

A depressão é uma doença com alta incidência na população mundial e os antidepressivos atualmente disponíveis não são completamente eficazes. Esses fármacos apresentam uma latência de 2-4 semanas para induzir uma melhora significativa dos sintomas e cerca de 45% dos pacientes não respondem ao tratamento, cujo mecanismo é baseado na facilitação da neurotransmissão monoaminérgica no SNC. Por outro lado, recentemente tem sido demonstrado que a ketamina, antagonista do receptor de glutamato do tipo NMDA induz um efeito antidepressivo rápido e sustentado em animais e pacientes. No entanto, o uso dessa droga para o tratamento da depressão possui diversas limitações e, assim, o entendimento dos mecanismos subjacentes à sua ação antidepressiva pode contribuir para o desenvolvimento de novas e melhores alternativas terapêuticas. Estes mecanismos parecem ser mais complicados do que simplesmente o bloqueio do receptor NMDA, dado que tal bloqueio com o antagonista MK-801, por exemplo, induz efeito tipo-antidepressivo no teste do nado forçado (FST) por até 3 horas, mas sem reproduzir os efeitos prolongados da ketamina. Por isso, a cascata de eventos neuroquímicos iniciada após a administração de ketamina que culmina com a regulação da expressão gênica e síntese de proteínas relacionadas aos processos de plasticidade neural têm sido alvo de grande investigação a fim de se compreender o mecanismo de ação subjacente ao efeito antidepressivo rápido e sustentado dessa droga. A expressão desses genes pode ser modulada por mecanismos epigenéticos, como a metilação do DNA, um processo realizado por DNA metiltransferases (DNMTs), que também tem apresentado grande relevância para a neurobiologia da depressão. Diante disso, o presente estudo teve como objetivo avaliar os efeitos da administração de antagonistas do receptor NMDA, ketamina e MK-801, em doses e protocolos de tratamento que promovam efeito tipo-antidepressivo no FST, sobre a metilação do DNA em estruturas encefálicas importantes para a neurobiologia da depressão, em animais submetidos ou não ao estresse de nado forçado. Para tanto, primeiramente, foram delineados protocolos experimentais para análise do efeito tipo-antidepressivo destas drogas: Em ratos, administração sistêmica aguda de S(+)-ketamina 10 mg/Kg ou MK-801 0,025 mg/Kg 23 horas após a sessão pré-teste e 1 hora ou 7 dias antes da sessão teste do FST, permitiu a análise de um efeito tipo-antidepressivo rápido e sustentado induzido pela ketamina e apenas rápido pelo MK-801. Em seguida, utilizando estes protocolos, avaliou-se os efeitos do estresse do pré-teste do FST e do tratamento com tais antagonistas do receptor NMDA sobre os níveis de metilação global do DNA e expressão de DNMT3a e DNMT3b no córtex frontal, hipocampo ventral e dorsal dos animais. Foram encontradas alterações nas quantificações realizadas, sugerindo que o estresse e o tratamento podem induzir efeitos importantes sobre a metilação do DNA nas estruturas analisadas. Além disso, o tratamento com ketamina ou MK-801 parecem induzir efeitos diferenciais em algumas regiões, o que poderia estar associado aos efeitos também distintos que apresentam sobre a ação antidepressiva / Although depression presents a high incidence in the world population, currently available antidepressants exhibit a latency of 2-4 weeks to induce a significant improvement of symptoms and around 45% of patients do not respond to these drugs. On the other hand, it has been recently shown that ketamine, a NMDA receptor antagonist, induces a rapid and sustained antidepressant effect in animals and patients. However, the use of this drug for depression treatment has several limitations and, thus, the understanding of the mechanisms underlying its antidepressant action could present a significant importance for the development of new and better therapeutic alternatives. These mechanisms appear to be more complex than the initial blockade of the NMDA receptor, since such blockade by MK-801, for example, reduces the immobility time of mice submitted the forced swimming test (FST) for up to 3 hours, without reproducing the sustained effects of ketamine. Therefore, the cascade of neurochemical events that are initiated after ketamine administration that culminate in the regulation of gene expression and syntehsis of proteins related to neuronal plasticity has been the focus of intense investigation. These genes, in turn, can be modulated by epigenetic mechanisms such as DNA methylation, a process performed by DNA methyltransferase (DNMTs), which has also shown a high relevance to the neurobiology of depression and its treatment. Based on that, the present study aimed at investigating the effects induced by ketamine and MK-801, at doses and treatment protocols that promote antidepressant-like effect in the FST, upon DNA methylation in brain structures of animals submitted or not to the forced swim stress. The first experimental protocols were designed for the analysis of acute and sustained drug-induced antidepressant-like effects: In rats, acute systemic administration of S(+)-Ketamine 10 mg/Kg or MK-801 0.025 mg/Kg 23 hours after the pretest session and 1 hour or 7 days before the test session of FST was investigated. Based on these protocols, the effects of stress (FST) and of treatment with NMDA receptor antagonists were investigated on global DNA methylation levels and DNMT3a and Dnmt3b expression in the rat frontal cortex, ventral and dorsal hippocampus. Both, stress and treatment, induced changes in DNA methylation and DNMT3 expression in some of the brain regions analised. In addition, treatment with MK-801 and ketamine seem to induce differential effects in some areas, which could also be associated with different effects that they present on antidepressant action.

During spinal cord injury (SCI), glutamate excitotoxicity and astrocytic scar formation can impede repair. In a preliminary study we found that ketamine, a N-methyl-D-aspartate (NMDA) receptor non-competitive antagonist, can contribute to functional recovery post SCI. Therefore, we investigated the cellular basis for this recovery with respect to neural progenitor cells using an in vitro cell culture model. We examined whether ketamine and glutamate influenced the proliferation, differentiation, and migration of differentiating endogenous neural progenitor cells (NPCs) found in the subventricular zone and spinal cord. Our study illustrates that the post functional recovery may have been due to ketamine’s influence on delaying spinal cord NPCs derived astrocyte maturation and migration while increasing radial glial cell migration. These results are promising since ketamine administration may help alleviate some of the adverse affects glutamate has on the NPCs found in the spinal cord following SCI.

Converging evidence from a variety of fields, including psychiatry, suggests that the temporal correlates of the brain’s resting state could serve as essential markers of a healthy and efficient brain. We use ketamine to induce schizophrenia-like states in 32 healthy individuals to examine the brain’s resting states using fMRI. We found a global reduction in temporal variability quantified by the time series’ standard deviation and an increase in scale-free properties quantified by the Hurst exponent representing the signal self-affinity over time. We also found network-specific and frequency-specific effects of ketamine on these temporal measures. Our results confirm prior studies in aging, sleep, anesthesia, and psychiatry suggesting that increased self-affinity and decreased temporal variability of the brain resting state could indicate a compromised and inefficient brain state. Our results expand our systemic view of the temporal structure of the brain and shed light on promising biomarkers in psychiatry

Introduction: The aim of the project was to investigate the effects of antidepressants on brain networks whilst at rest. My hypothesis was that antidepressants work by reversing persistent activity in the brain’s default mode network (DMN). The DMN is implicated in self-reflection and rumination in MDD. The methodologies and results of studies of resting state networks in MDD and the effects of antidepressants are reviewed in the thesis. Increasing evidence implicates glutamate in the action of antidepressant drugs. Whether there are illness related changes in glutamate function is unresolved, largely because of the lack of techniques for assessing it. Ketamine and other NMDA antagonists have improved MDD symptoms within 24 hours though the effects are short lasting. The molecular neural networks involved in ketamine’s putative antidepressant effects are unclear. The thesis reviews the evidence. Much evidence implicates ACC as a site of action of antidepressant effects but whether this is through its regulation of the DMN or other networks is not known. This thesis compares the effect of ketamine and citalopram on ACC-related systems. Method: The thesis combines two systematic reviews of the effects of MDD and antidepressant drugs on i) resting state networks (53 studies) and ii) glutamate neurotransmission (45 studies of clinical efficacy of ketamine). There are two experimental chapters. The first describes investigation into two rapid acting antidepressant drugs acting via glutamate mechanisms. 54 unmedicated cMDD were scanned across two centres on 3T MRI scanners while being infused with placebo (0.5% saline), 0.5mg/kg ketamine or 100mg AZD6765 over 1 hour. fMRI resting state data between drug treatments was compared for the final 25 minutes of the drug infusion and for a 25 minute resting state scan a day later. The second experimental chapter examines whether these effects were shared by citalopram, a standard antidepressant. 67 unmedicated cMDD, rMDD and HC were administered citalopram 7.5mg i.v. and scanned on a 1.5T MRI scanner. In a second study 63 cMDD and HC were administered i.v. citalopram 7.5mg or placebo (0.5% saline). fMRI resting state data for the final 12 ½ minutes following drug infusion was compared. Independent Component Analysis was performed using the Group ICA for fMRI toolbox. The resting component with the highest spatial correlation to the ACC was used. Brain maps of the intensity of the selected component were constructed for each individual. Group averages were calculated and compared using SPM. Regional analysis was performed using Marseille Boite a Regions d'interet. Results: On day 1 AZD6765 significantly increased mean intensity of ACC resting component in the right insula, right IPL and left cingulate gyrus greater than ketamine or placebo. Ketamine increased mean intensity of ACC resting component greater than placebo in the right lentiform nucleus and left mFG. Significantly decreased mean intensity of ACC resting component in the left insula in the AZD6765 group compared to placebo was noted. On day 2 AZD6765 increased mean intensity of ACC resting component greater than ketamine and placebo in the left and right lentiform nuclei. AZD6765 reduced mean intensity of the ACC resting component in the left and right MFG. The first citalopram study revealed reduced mean intensity of ACC resting component in cMDD compared to rMDD and HC in PCC. rMDD had reduced mean intensity of ACC resting component in the precuneus compared to HC. In the second study, citalopram had no effect in HC but normalised precuneus activity in cMDD producing a significant drug x group interaction. Conclusions: The acute antidepressant effects of citalopram are modulated by changes in the bilateral precuneus. The precuneus is central to connectivity with other regions in MDD. It has a prominent role in the DMN and is linked to rumination. The mechanism of the antidepressant effects of AZD6765 is different from those of ketamine and citalopram. The insula, IPL, MFG, cingulate gyrus and lentiform nuclei are all regions implicated in MDD suggesting antidepressant effects. The rapid antidepressant effects of AZD6765 are possibly due to a resetting of the interface between DMN and salience networks.