This cross-sectional study examined neurobiologic correlates of depression in ischemic stroke patients. Depression severity was measured with a standardized scale (Center for Epidemiologic Studies Depression Scale; CES-D). Eighty-two patients (53.1% male, mean (± SD) age 71.9 ± 14.2 years, mean (± SD) National Institutes of Health Stroke Scale (NIHSS) score 4.6±4.7, mean (± SD) CES-D score 12.6 ± 10.8) were recruited. A linear regression controlling for age and stroke severity (NIHSS) determined that the kynurenine to tryptophan ratio (β= -0.105, p=0.369) was not significantly associated with CES-D (primary hypothesis) (overall model R2=0.069, F3,73=1.805, p=0.154). Secondary analyses suggested one instance of cytokines favouring inflammatory states in mild depressive symptomatology; IFN-Ɣ/IL-10 (OR, 2.17; 95% CI, 1.02-4.64, p=0.045). For the most part however, inclusion of cytokines and neuroimaging correlates such as atrophy, lesion location and white matter changes were non-significant. Longitudinal studies are necessary to identify the possible neurobiologic correlates of depressive symptoms post-stroke.

Triptofano (TRP) é metabolizado por duas vias, a via serotonérgica e a via das quinureninas. Na via serotonérgica, TRP é metabolizado a serotonina (5-HT) e, em algumas células, à melatonina (MLT) que pode ser oxidada à N1-acetil-N2-formil-5- metoxiquinuramina (AFMK) e N1-acetil-5-metoxiquinuramina (AMK) por ação de peroxidases. Na via das quinureninas o TRP é diretamente metabolizado à N formilquinurenina (NFK) e em seguida a quinurenina (QUIN). A enzima indolamina 2, 3 dioxigenase (IDO) é uma das responsáveis por esta reação. Dada a importância da IDO na tolerância imunológica e pelo fato desta enzima ser induzível nos propusemos a avaliar a existência de uma regulação cruzada entre esta enzima e a via serotonérgica. Avaliando a interferência de AMK sobre a ação de IDO e a interferência de QUIN sobre a formação de AFMK por peroxidases, observamos uma possível interação entre as vias. AMK é um inibidor competitivo clássico de IDO e o Ki encontrado foi de 0,98 mM. QUIN é um inibidor acompetitivo linear simples da formação de AFMK e o Ki encontrado foi de 0,1 mM. A inibição da formação de AFMK também ocorre para a peroxidase humana (mieloperoxidase, MPO). Além de representarem uma regulação cruzada utilizada in vivo, as inibições encontradas podem ser relevantes para a proposta de novos inibidores de IDO e MPO na terapia imunomodulatória. Dado o nosso interesse pelas enzimas IDO e MPO, avaliamos ainda a localização intracelular destas enzimas em células de peritônio de camundongo, tanto residente como ativada com concanavalina A (Con A). O estímulo com Con A representa uma ativação de linfócitos T mediado por interferon gama (IFN-γ) e foi usado como modelo experimental para avaliar condições de localização em células ativadas. Por imunocitoquímica verificamos que IDO e MPO localizam-se próxima à membrana plasmática sendo que uma leve dispersão apenas de MPO foi observada em células ativadas com Con A. A localização intracelular das duas enzimas é no citoplasma, vesículas e núcleo. Curiosamente, verificamos MPO em células isoladas e também em agrupamentos celulares de duas ou mais células. Por citometria de fluxo identificamos macrófagos, linfócitos B1 e agrupamentos celulares como células que contém MPO. A mobilização de MPO durante a ativação celular, a presença de MPO em linfócitos e a presença de MPO e IDO em núcleos são informações novas que sugerem novas atividades para estas enzimas. / Tryptophan (TRP) is metabolized by two mains pathways, the serotoninergic pathway and the kynurenine pathway. In the serotoninergic pathway, TRP is metabolized to serotonin (5-HT) and, in some cells, to melatonin (MLT). The later can even be oxidized to acetyl-N1-N2-formyl-5-methoxykynuramine (AFMK) and N1-acetyl-5 -methoxykynuramine (AMK) by peroxidases. In the kynurenine pathway, TRP is metabolized to N-formylkynurenine (NFK) and to kynurenine (KYN). Indoleamine 2, 3 dioxygenase (IDO) is one of those responsible for this reaction. Since IDO is importat in immune tolerance and the fact that this enzyme is inducible by cytokines we proposed whether there is a cross regulation between this enzyme and the serotoninergic pathway. A possible interaction between MLT and TRP oxidation pathways was shown by the AMK influence on IDO activity and QUIN interference on AFMK formation by peroxidases. AMK was shown to be an IDO classical competitive inhibitor with a Ki of 0.98 mM. QUIN was a peroxidase (horseradish peroxidase, HRP) classical uncompetitive inhibitor and Ki was found to be 0,1 mM. AFMK formation inhibition was also found in human peroxidase (myeloperoxidase, MPO). Beyond the in vivo crosstalk, new IDO and MPO inhibitors in immunomodulatory therapy would be proposed by the compounds shown in this study. Given our interest in IDO and MPO, we also evaluated their intracellular localization in both resident and concanavalin A (Con A) activated mice peritoneum cells. Con A stimulation is a IFN-γ mediated T lymphocytes activation and was our experimental model to evaluate activated cells. In light microscopy we observed IDO and MPO localization near the membrane and MPO only had a dispersed localization in Con A activated cells. Cytoplasm, nucleus and vesicles were the intracellular localization of both enzymes. Interestingly, we found MPO in isolated cells and in cell clusters of two or more cells. MPO was founded on macrophages, B1 cells and cell clusters by flow cytometry. The MPO mobilization during cell activation, the presence of MPO in lymphocytes and the presence of MPO and IDO in nuclei are new informations to suggest new activities for these enzymes.

Introdução: Um fator que pode contribuir para o desenvolvimento da dor neuropática é a modulação negativa da via descendente da dor pelo aumento da degradação do triptofano pela ativação da enzima indoleamina 2,3-dioxigenase 1 (IDO1) ou a ativação da via descendente facilitatória da dor por um agonista glutamatérgicos produzido pela enzima quinurenina 3 monoxigenase (KMO). Objetivo: Foi avaliar a participação das enzimas IDO1 e a KMO presente na substância cinzenta periaquedutal (PAG) e no bulbo rostral ventromedial (RVM) no desenvolvimento da dor neuropática em camundongos induzida pelo modelo SNI. Metodologia: A indução da neuropatia experimental foi realizada de acordo com (Bourquin et al., 2006). A expressão da IDO1 e KMO foi realizada pela técnica de Western blotting. A administração de drogas foi realizada por via oral, intraperitoneal, intratecal e intracerebroventricular (i.c.v.). Resultados: Foi observado o aumento da expressão da enzima IDO1 no RVM (7 dias) e PAG (3, 7, 14 e 21 dias) após SNI. A microinjeção de Norharmane no espaço i.c.v. reduziu a hipersensibilidade mecânica no 7, 14 e 21 dias após SNI. Corroborando com esses achados, animais deficientes para a enzima IDO1 submetidos a SNI não desenvolvem a hipersensibilidade mecânica. Além disso, a expressão da enzima KMO aumenta significativamente no 7 e 14 dias no RVM e 7 dias na PAG após SNI. Por conseguinte, a administração oral de JM6, pró-droga de liberação lenta do Ro61-8048, ou Ro61-8048 (inibidor da KMO) no espaço i.c.v. reduziu significativamente a hipersensibilidade mecânica nos dias 7, 14 ou 21 após SNI. Sabendo que a expressão da enzima IDO1 é modulada pela citocina IFN-, verificamos que os animais deficientes para a citocina IFN- apresentam hipersensibilidade mecânica reduzida. Ainda, os animais IFN- KO possuem expressão reduzida da IDO1 no RVM 7 dias e na PAG 14 dias após a SNI. Em adição, a microinjeção de doses crescentes de IFN- no espaço i.c.v. induz uma hipernocicepção mecânica em camundongos naives. Constatamos também que animais CD4+ KO, mas não os animais CD8+ KO apresentam reduzida expressão da enzima IDO1 no RVM e na PAG e consequentemente menor hipersensibilidade mecânica após SNI. A microinjeção dos metabolitos da via das quinureninas, no espaço i.c.v. de camundongos causou hipersensibilidade mecânica, sendo o QUIN o mais potente. Sugerimos que a ativação da via das quinureninas seja dependente da ativação do receptor NMDA, visto que o pré-tratamento local com o MK801 (antagonista seletivos dos receptores NMDA) reverte os efeitos nociceptivos induzidos pelos metabólitos. Além disso, o efeito nociceptivo induzido por QUIN depende ativação da via descendente facilitatória. Constatamos que os animais neuropáticos exibem um comportamento do tipo depressivo e esse comportamento não é observado em animais IFN- KO e CD4KO. Por último, avaliamos a participação da via das quinureninas no desenvolvimento do comportamento depressivo associado à SNI e constatamos que esse comportamento depende da ativação das enzimas IDO1 e KMO. Conclusão: Os resultados sugerem que as enzimas IDO1 e KMO, localizadas em regiões supraespinais desempenham um importante papel no desenvolvimento da dor neuropática, assim como da comorbidade depressão. Além disso, a expressão da IDO1 é dependente da sinalização via citocina IFN- e células CD4+. O mecanismo responsável pelo desenvolvimento da hipersensibilidade neuropática deve-se tanto a redução dos níveis de triptofano/5-HT, diminuição da eficiência da via descendente inibitória, quanto ao aumento dos níveis de QUIN, que ativa a via descendente facilitatória da dor. / Introduction: One factor that may contribute to the development of neuropathic pain is the negative modulation of the descending pain pathway by increased degradation of the activation of tryptophan by enzyme indoleamine 2,3-dioxygenase1 (IDO1) or activation of the descending facilitatory pain pathway for a glutamate agonist produced by the enzyme kynurenine 3 monooxygenase (KMO). Aim: We evaluate the role of IDO1 and KMO in the periaqueductal gray (PAG) and the rostral ventromedial medulla (RVM) in the development of neuropathic pain in mice induced by SNI model. Methods: Induction of experimental neuropathy was performed according to (Bourquin et al. 2006). The expression of IDO1 and KMO was carried out by Western blotting technique. The drug administration was performed orally, intraperitoneally and intracerebroventricularly (i.c.v) Results. We observed increased IDO1 expression in the RVM (7 days) and PAG (3, 7, 14 and 21 days) after SNI. The microinjection Norharmane in i.c.v. space reduced mechanical hypersensitivity in the 7, 14 and 21 days after SNI. Corroborating these findings, mice deficient for the enzyme IDO1 undergoing SNI did not develop mechanical hypersensitivity. Furthermore, the KMO expression was significantly increased in the 7 and 14 days in the RVM and 7 days in PAG after SNI. Therefore, oral administration of JM6, prodrug slow release from Ro61-8048 or Ro61-8048 (KMO inhibitors) within i.c.v. significantly reduced the mechanical hypersensitivity at day 7, 14 or 21 after SNI. Knowing that the expression of IDO1 enzyme is modulated by IFN- cytokine, it was found that animals deficient for IFN- cytokine have reduced mechanical hypersensitivity. Moreover, IFN- ko animals have reduced expression of IDO1 RVM 7 days and 14 days after SNI in the PAG. In addition, microinjection of increasing doses of IFN- in i.c.v. induced mechanical hyperalgesia. We also found that CD4 + KO animals, but not CD8 + KO animals showed reduced expression of the enzyme IDO1 RVM and PAG and consequently lower mechanical hypersensitivity after SNI. The microinjection of the main metabolites of kynurenine pathway into the i.c.v. spaces induced mechanical hypersensitivity, QUIN being the most potent. We suggest that the activation of the kynurenine pathway was dependent of NMDA receptor activation, whereas the spot pre-treatment with MK801 (selective NMDA receptor antagonist) reverses the effects induced by noxious metabolites. After that, the microinjection into i.c.v. spaces of MK801 reduced mechanical hypersensitivity after SNI. Furthermore, nociceptive effect induced by QUIN depends activation of the descending facilitatory. We found that the neuropathic animals exhibit depressive-like behavior and this behavior is not observed in IFN- KO and CD4KO mice. Finally, we evaluate the participation of kynurenine pathway in the development of depressive-like behavior associated with SNI and found that this behavior depends on the activation of IDO1 and KMO Conclusion: These results suggest that IDO1 and KMO enzyme, located in supraspinal regions play a role in the development of neuropathic pain as well as comorbidity depression. Furthermore, the expression of IDO1 are dependent on signaling via cytokine IFN- and CD4+ cells. The mechanism responsible for the development of neuropathic hypersensitivity is due to both reduced levels of tryptophan/5-HT decrease the descending inhibitory pain pathway efficiency, as the increased levels of QUIN, which activates the descending facilitatory pain pathway.

A via das Quinureninas (Via Quin) representa a principal via catabólica do metabolismo do triptofano (Trp) e é essencial para diversos processos fisiológicos. No fígado, o Trp é catalisado por triptofano 2,3-dioxigenase (TDO) quinurenina (Quin). A mesma reação também pode ser catalisada pela enzima indolamina 2,3-dioxigenase (IDO), produzida por células imunológicas. Em alguns processos patológicos, há um aumento do consumo de Trp pela Via Quin, que gera compostos que estão relacionados ao processo de imunotolerância. No presente estudo, foram selecionados dois modelos que mimetizam situações associadas às alterações da resposta imunológica: a restrição de sono e a obesidade. A partir do conhecimento das alterações na resposta imune nessas condições, geramos a hipótese de que parte do mecanismo se dê a partir da indução do catabolismo de Trp pela via Quin. Desse modo, foram investigadas as concentrações séricas e hepáticas de Trp nesses modelos experimentais, modelos esses que foram utilizados em outros projetos do nosso grupo de pesquisa. Não houve diferença significativa na concentração de Quin sérica e hepática entre os camundongos C57BL/6J restritos de sono (3 hs/15 dias), privação de sono paradoxal (72 hs) e período rebote (24 hs). A razão Quin/Trp também não diferiu entre os grupos RS e controle. Igualmente não houve diferenças estatísticas na concentração de Quin plasmática nos modelos privação de sono paradoxal e período rebote realizados em ratos Wistar. O mesmo foi observado em camundongos Swiss e camundongos C57BL/6J submetidos a protocolos experimentais de obesidade: ração hiperlipídica (21 dias) e de síndrome metabólica (20 semanas de ração hiperlipídica). Tais resultados sugerem que as alterações na resposta imunológica nesses quadros não estão associadas ao catabolismo de Trp. / The Kynurenine pathway (Kyn pathway) is the major catabolic pathway of tryptophan metabolism (Trp) and it is essential for many physiological processes. In the liver, Trp is catalyzed by tryptophan 2,3-dioxygenase (TDO), producing kynurenine (Kyn). The same reaction can also be catalyzed by the enzyme indoleamine 2,3-dioxygenase (IDO), produced by immune cells. In some pathological conditions, there is a high Trp consumption by Kyn pathway, that generate compounds related to immune tolerance. In this study, we chose two models strongly associated with changes in the immune response: sleep restriction and obesity. From the knowledge that there are immune response alterations in those conditions, we generated the hypotesis that in part, those alterations are correlated with induction the Trp catabolism by Kyn pathway. Thus, serum and liver concentrations of Trp and Kyn were investigated in these experimental models that have been used in other projects of our research group. There was no significant difference in concentration of Kyn in serum and liver among mice C57BL/6J induced to restricted sleep (3 hours / 15 days), paradoxical sleep deprivation (72 hours) and rebound period (24 hours). The Kyn/Trp ratio did not differ between control group and RS group. Also there were no statistical differences in plasma concentration of Kyn in paradoxical sleep deprivation and rebound period models performed in rats Wistar. The same profile was also observed in Swiss e C57BL/6J mice subjected to experimental obesity protocols: fat diet (21 days) and metabolic syndrome (20 weeks of fat diet). These results suggest that changes in the immune response in the conditions tested above are not associated with Trp catabolism.

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Thesis (Ph.D.)--University of Wollongong, 2005. / Typescript. EMBARGOED - This thesis is subject to a 12 month embargo (07/03/06 to 07/03/07) and may only be viewed and copied with the permission of the author. For further information please Contact the Archivist. Includes bibliographical references: leaf 236-266.

Pseudomonas aeruginosa est responsable d'infections persistantes chez les patients atteints de mucoviscidose, suggérant une capacité à mettre en échec les défenses immunitaires innées. Par ailleurs, nous savons que les cellules de l'hôte produisent de la kynurénine, exerçant un contrôle sur l'homéostasie du système immunitaire. Or, la bactérie elle-même produit de la kynurénine. Des résultats préliminaires de notre équipe ont montré que lors d'une infection pulmonaire aiguë chez la souris par une souche de P. aeruginosa ne produisant pas de kynurénine, il y a une perte de virulence (diminution de la mortalité des souris et de la charge bactérienne pulmonaire). Le but de notre travail est donc d'examiner le rôle du métabolisme de la kynurénine durant l'interaction entre P. aeruginosa et les cellules de système immunitaire, en particulier les neutrophiles et les macrophages. Nous avons montré que la plupart des souches de P. aeruginosa isolées de patients atteints de mucoviscidose produisent un niveau élevé de kynurénine. De plus, une forte activation transcriptionnelle de kynA (le premier gène de la voie des kynurénines de P. aeruginosa) a été observée lors du contact avec les cellules de l'immunité, en particulier les neutrophiles et les macrophages. Durant la coculture des neutrophiles humains avec différentes souches mutantes de P. aeruginosa, produisant des niveaux variables de kynurénine, nous avons démontré que la kynurénine favorise la survie des bactéries. De plus la production de formes réactives de l'oxygène (FRO) par la NADPH oxydase des neutrophiles activés (évaluée par chimiluminescence en présence de luminol ou d'isoluminol ou par test de réduction du cytochrome c sensible à la superoxyde dismutase) est inhibée par des doses croissantes de kynurénine synthétique. Cette inhibition n'est due ni à un défaut de phagocytose ni à une inhibition directe de la NADPH oxydase. En utilisant des systèmes de production in vitro de FRO, nous avons montré que la kynurénine est un « scavenger » du peroxyde d'hydrogène et, dans une moindre mesure, des anions superoxydes. Ce « scavenging » a lieu principalement en intracellulaire lors de la stimulation par les bactéries, probablement dans le phagosome. Nous avons également confirmé que les neutrophiles n'expriment pas le récepteur de la kynurénine, le récepteur d'aryl-hydrocarbone (AhR). A l'inverse, les macrophages expriment ce récepteur et son expression est induite par la kynurénine 48h après activation par P. aeruginosa ou par du LPS (lipopolysaccharide). La kynurénine a également un impact sur la polarisation des macrophages, étudiée par cytométrie en flux, en stabilisant le phénotype immunosuppresseur M2c. Enfin, la première enzyme de la voie des kynurénines de P. aeruginosa a été produite, purifiée et caractérisée. Nous avons démontré que KynA est une enzyme allostérique, avec un K' pour le L-tryptophane de 10,8 mM, une Vm de 2862 nM/min, et un Kcat de 4,09 M de N-formylkynurénine/min/M d'enzyme, indiquant une possible régulation au niveau enzymatique de la voie des kynurénines. Par ailleurs, l'analogue du substrat (le L-1-methyl-tryptophane) inhibe légèrement l'enzyme pure, mais n'a pas d'effet sur une culture bactérienne. Pour conclure, nous avons montré au cours de ce projet que la voie des kynurénines de P. aeruginosa est un des mécanismes qui permet à cette bactérie d'échapper au système immunitaire inné. La voie des kynurénines de P. aeruginosa pourrait donc être une nouvelle cible thérapeutique. L'enzyme recombinante KynA purifiée est un nouvel outil qui pourrait permettre de cribler des inhibiteurs spécifiques. / Pseudomonas aeruginosa is responsible for persistent infections in cystic fibrosis patients, suggesting an ability to circumvent innate immune defenses. Many host cells produce kynurenine, which is known to control immune system homeostasis. Interestingly this bacterium uses the kynurenine pathway to catabolize tryptophan. In addition, preliminary results of our laboratory showed that during acute pulmonary infection in mice with a strain of P. aeruginosa which does not produce kynurenine, there is a loss of virulence (reduction of mice mortality and pulmonary bacterial burden). The aim of this study is to investigate the role of kynurenine metabolism in the interaction between P. aeruginosa and immune system cells, in particular neutrophils and macrophages. We showed that most strains of P. aeruginosa isolated from cystic fibrosis patients produce a high level of kynurenine. Moreover, a strong transcriptional activation of kynA (the first gene involved in the kynurenine pathway in P. aeruginosa) was observed upon contact with immune cells and particularly with neutrophils and macrophages. In addition, using coculture of human neutrophils with various mutant strains of P. aeruginosa producing variable levels of kynurenine, we demonstrated that kynurenine promotes bacterial survival. Increasing amounts of synthetic kynurenine inhibits reactive oxygen species (ROS) production by the NADPH oxidase of activated neutrophils, as evaluated by chemiluminescence with luminol or isoluminol or superoxide dismutase-sensitive cytochrome c reduction assay. This inhibition is due neither to a phagocytosis defect nor to direct NADPH oxidase inhibition. Using in vitro ROS-producing systems, we showed that kynurenine scavenges hydrogen peroxide and, to a lesser extent, superoxide anions. Kynurenine's scavenging effect occurs mainly intracellularly after bacterial stimulation, probably in the phagosome. We also confirmed that neutrophils do not express the kynurenine receptor, the arylhydrocarbon receptor (AhR). Conversely, macrophages express this receptor and the kynurenine induces its expression after 48h of activation by P. aeruginosa or LPS (lipopolysaccharide). After activation, kynurenine impacts also macrophage polarization, analysed by flow cytomerty, by stabilizing immunosuppressive phenotype M2c. Finally, the first enzyme of the kynurenine pathway of P. aeruginosa was produced, purified and characterized. We demonstrated that KynA is an allosteric enzyme, with a K' of 10,8 mM of L-tryptophan, a Vm of 2862 nM/min and a Kcat of de 4,09 M of N-formylkynurenine/min/M of enzyme, indicating a possible regulation at the enzymatic level of the kynurenine pathway. Furthermore, the substrate analogue (L-1-methyl-tryptophan) inhibits slightly the pure enzyme, but has no effect on bacterial culture. In conclusion, the kynurenine pathway allows P. aeruginosa to circumvent the innate immune response. The kynurenine pathway of P. aeruginosa could be a new therapeutic target. Purified recombinant enzyme KynA is a new tool that could help to screen specific inhibitors.

Introdução: Um fator que pode contribuir para o desenvolvimento da dor neuropática é a modulação negativa da via descendente da dor pelo aumento da degradação do triptofano pela ativação da enzima indoleamina 2,3-dioxigenase 1 (IDO1) ou a ativação da via descendente facilitatória da dor por um agonista glutamatérgicos produzido pela enzima quinurenina 3 monoxigenase (KMO). Objetivo: Foi avaliar a participação das enzimas IDO1 e a KMO presente na substância cinzenta periaquedutal (PAG) e no bulbo rostral ventromedial (RVM) no desenvolvimento da dor neuropática em camundongos induzida pelo modelo SNI. Metodologia: A indução da neuropatia experimental foi realizada de acordo com (Bourquin et al., 2006). A expressão da IDO1 e KMO foi realizada pela técnica de Western blotting. A administração de drogas foi realizada por via oral, intraperitoneal, intratecal e intracerebroventricular (i.c.v.). Resultados: Foi observado o aumento da expressão da enzima IDO1 no RVM (7 dias) e PAG (3, 7, 14 e 21 dias) após SNI. A microinjeção de Norharmane no espaço i.c.v. reduziu a hipersensibilidade mecânica no 7, 14 e 21 dias após SNI. Corroborando com esses achados, animais deficientes para a enzima IDO1 submetidos a SNI não desenvolvem a hipersensibilidade mecânica. Além disso, a expressão da enzima KMO aumenta significativamente no 7 e 14 dias no RVM e 7 dias na PAG após SNI. Por conseguinte, a administração oral de JM6, pró-droga de liberação lenta do Ro61-8048, ou Ro61-8048 (inibidor da KMO) no espaço i.c.v. reduziu significativamente a hipersensibilidade mecânica nos dias 7, 14 ou 21 após SNI. Sabendo que a expressão da enzima IDO1 é modulada pela citocina IFN-, verificamos que os animais deficientes para a citocina IFN- apresentam hipersensibilidade mecânica reduzida. Ainda, os animais IFN- KO possuem expressão reduzida da IDO1 no RVM 7 dias e na PAG 14 dias após a SNI. Em adição, a microinjeção de doses crescentes de IFN- no espaço i.c.v. induz uma hipernocicepção mecânica em camundongos naives. Constatamos também que animais CD4+ KO, mas não os animais CD8+ KO apresentam reduzida expressão da enzima IDO1 no RVM e na PAG e consequentemente menor hipersensibilidade mecânica após SNI. A microinjeção dos metabolitos da via das quinureninas, no espaço i.c.v. de camundongos causou hipersensibilidade mecânica, sendo o QUIN o mais potente. Sugerimos que a ativação da via das quinureninas seja dependente da ativação do receptor NMDA, visto que o pré-tratamento local com o MK801 (antagonista seletivos dos receptores NMDA) reverte os efeitos nociceptivos induzidos pelos metabólitos. Além disso, o efeito nociceptivo induzido por QUIN depende ativação da via descendente facilitatória. Constatamos que os animais neuropáticos exibem um comportamento do tipo depressivo e esse comportamento não é observado em animais IFN- KO e CD4KO. Por último, avaliamos a participação da via das quinureninas no desenvolvimento do comportamento depressivo associado à SNI e constatamos que esse comportamento depende da ativação das enzimas IDO1 e KMO. Conclusão: Os resultados sugerem que as enzimas IDO1 e KMO, localizadas em regiões supraespinais desempenham um importante papel no desenvolvimento da dor neuropática, assim como da comorbidade depressão. Além disso, a expressão da IDO1 é dependente da sinalização via citocina IFN- e células CD4+. O mecanismo responsável pelo desenvolvimento da hipersensibilidade neuropática deve-se tanto a redução dos níveis de triptofano/5-HT, diminuição da eficiência da via descendente inibitória, quanto ao aumento dos níveis de QUIN, que ativa a via descendente facilitatória da dor. / Introduction: One factor that may contribute to the development of neuropathic pain is the negative modulation of the descending pain pathway by increased degradation of the activation of tryptophan by enzyme indoleamine 2,3-dioxygenase1 (IDO1) or activation of the descending facilitatory pain pathway for a glutamate agonist produced by the enzyme kynurenine 3 monooxygenase (KMO). Aim: We evaluate the role of IDO1 and KMO in the periaqueductal gray (PAG) and the rostral ventromedial medulla (RVM) in the development of neuropathic pain in mice induced by SNI model. Methods: Induction of experimental neuropathy was performed according to (Bourquin et al. 2006). The expression of IDO1 and KMO was carried out by Western blotting technique. The drug administration was performed orally, intraperitoneally and intracerebroventricularly (i.c.v) Results. We observed increased IDO1 expression in the RVM (7 days) and PAG (3, 7, 14 and 21 days) after SNI. The microinjection Norharmane in i.c.v. space reduced mechanical hypersensitivity in the 7, 14 and 21 days after SNI. Corroborating these findings, mice deficient for the enzyme IDO1 undergoing SNI did not develop mechanical hypersensitivity. Furthermore, the KMO expression was significantly increased in the 7 and 14 days in the RVM and 7 days in PAG after SNI. Therefore, oral administration of JM6, prodrug slow release from Ro61-8048 or Ro61-8048 (KMO inhibitors) within i.c.v. significantly reduced the mechanical hypersensitivity at day 7, 14 or 21 after SNI. Knowing that the expression of IDO1 enzyme is modulated by IFN- cytokine, it was found that animals deficient for IFN- cytokine have reduced mechanical hypersensitivity. Moreover, IFN- ko animals have reduced expression of IDO1 RVM 7 days and 14 days after SNI in the PAG. In addition, microinjection of increasing doses of IFN- in i.c.v. induced mechanical hyperalgesia. We also found that CD4 + KO animals, but not CD8 + KO animals showed reduced expression of the enzyme IDO1 RVM and PAG and consequently lower mechanical hypersensitivity after SNI. The microinjection of the main metabolites of kynurenine pathway into the i.c.v. spaces induced mechanical hypersensitivity, QUIN being the most potent. We suggest that the activation of the kynurenine pathway was dependent of NMDA receptor activation, whereas the spot pre-treatment with MK801 (selective NMDA receptor antagonist) reverses the effects induced by noxious metabolites. After that, the microinjection into i.c.v. spaces of MK801 reduced mechanical hypersensitivity after SNI. Furthermore, nociceptive effect induced by QUIN depends activation of the descending facilitatory. We found that the neuropathic animals exhibit depressive-like behavior and this behavior is not observed in IFN- KO and CD4KO mice. Finally, we evaluate the participation of kynurenine pathway in the development of depressive-like behavior associated with SNI and found that this behavior depends on the activation of IDO1 and KMO Conclusion: These results suggest that IDO1 and KMO enzyme, located in supraspinal regions play a role in the development of neuropathic pain as well as comorbidity depression. Furthermore, the expression of IDO1 are dependent on signaling via cytokine IFN- and CD4+ cells. The mechanism responsible for the development of neuropathic hypersensitivity is due to both reduced levels of tryptophan/5-HT decrease the descending inhibitory pain pathway efficiency, as the increased levels of QUIN, which activates the descending facilitatory pain pathway.

Made available in DSpace on 2014-12-17T15:18:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FladjuleRSS.pdf: 330062 bytes, checksum: 22e7d9836e1ea44b75c1f00b2ab22a60 (MD5) Previous issue date: 2008-03-28 / Bacterial meningitis (BM) is still an important infectious disease causing death and disability. Invasive bacterial infections of the central nervous systems (CNS) generate some of the most powerful inflammatory responses known, which contributes to neuronal damage. The DNA microarray technology showed alterations in the kynurenine (KYN) pathway that is induced in BM and other diseases associated with inflammation, leading to brain injury. Our main aim was to search SNPs previously described in the KYN path enzymes to investigate a putative association of this SNPs with imbalanced in this pathway in patients with BM. The patients included in this study were 33 males and 24 females, with ages varying from 02 months to 68 years. SNPs were located inside of the domain conserved in KYNU, IDO, KATI and KATII. Primers were designed for analysis of SNPs already described by PIRA-PCR followed by RFLP. The analysis of KYNU+715G/A SNP found a heterozygous frequency of 0.033. We did not found the variant allele of SNP KYNU+693G/A, KATI+164T/C, KATII+650C/T and IDO+434T/G. Despite of previews studies showing the importance of KYN pathway we did not found one association of these SNPs analyzed with susceptibility or severity of MB in study population. / A meningite bacteriana (MB) ? uma doen?a infecciosa que causa morte e deixa graves seq?elas. Infec??es bacterianas do sistema nervoso central (SNC) geram uma das mais poderosas respostas inflamat?rias conhecidas, a qual contribui para os danos neuronais. Atrav?s de an?lises por Microarray foi poss?vel observar altera??es na Rota da Quinurenina (RQ) que s?o induzidas na MB e em outras doen?as associadas com inflama??o, levando a inj?ria cerebral. A RQ tem um papel crucial na patog?nese da MB, produzindo neurotoxinas e esp?cies reativas de oxig?nio. Nosso principal objetivo foi buscar SNPs previamente descritos no banco de dados do NCBI em enzimas da RQ e investigar uma poss?vel associa??o destes SNPs com as altera??es da RQ em pacientes com MB. Os pacientes inclu?dos neste estudo foram 33 homens e 24 mulheres, com idades variando entre 02 meses a 68 anos. Os SNPs foram localizados dentro do dom?nio conservado da cadeia polipept?dica das enzimas KYNU, IDO, KATI e KATII. Primers foram desenhados para an?lises do SNPs atrav?s da t?cnica do PIRA-PCR seguido por RFLP. A an?lise do SNP KYNU+693G/A mostrou uma freq??ncia de heterozigosidade de 0,033. N?s n?o encontramos freq??ncia al?lica na popula??o estudada para os SNPs KYNU+693G/A, KATI+164T/C, KATII650C/T e IDO+434T/G. Apesar de estudos anteriores mostrarem a import?ncia da RQ, n?o foi encontrada uma associa??o dos SNPs estudados com a susceptibilidade ou a severidade das seq?elas da MB na popula??o em estudo.