Made available in DSpace on 2015-02-24T20:13:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JoaoMGR_DISSERT.pdf: 11548329 bytes, checksum: b018f7ac6bfdefc0440cb7355ab6ae06 (MD5) Previous issue date: 2011-12-08 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico / The circadian behavior associated with the 24 hours light-dark (LD) cycle (T24) is due to a circadian clock , which in mammals is located in the hypothalamic suprachiasmatic nucleus (SCN). Under experimental conditions in which rats are espoused to a symmetric LD 22h cycle (T22) the two SCN regions, ventrolateral (vl) and dorsomedial (dm), can be functionally isolated, suggesting that each region regulates distinct physiological and behavioral components. The vl region regulates the locomotor activity and slow wave sleep (SWS) rhythms, while the dm region assures the body temperature and paradoxical sleep (PS) rhythms regulation. This research aimed to deepen the knowledge on the functional properties of circadian rhythmicity, specifically about the internal desynchronization process, and its consequences to locomotor activity and body temperature rhythms as well as to the sleep-wake cycle pattern in rats. We applied infrared motion sensors, implanted body temperature sensors and a telemetry system to record electrocorticogram (ECoG) and electromyogram (EMG) in two rat groups. The control group under 24h period LD cycle (T24: 12hL-12hD) to the baseline record and the experimental group under 22h period LD cycle (T22: 11hL- 11hD), in which is known to occur the uncoupling process of the circadian locomotor activity rhythm where the animals show two distinct locomotor activity rhythms: one synchronized to the external LD cycle, and another expressed in free running course, with period greater than 24h. As a result of 22h cycles, characteristic locomotor activity moment appear, that are coincidence moments (T22C) and non coincidence moments (T22NC) which were the main focus or our study. Our results show an increase in locomotor activity, especially in coincidence moments, and the inversion of locomotor activity, body temperature, and sleep-wake cycle patterns in non coincidence moments. We can also observe the increase in SWS and decrease in PS, both in coincidence and non coincidence moments. Probably the increases in locomotor activity as a way to promote the coupling between circadian oscillators generate an increased homeostatic pressure and thus increase SWS, promoting the decreasing in PS / O comportamento circadiano associado ao ciclo di?rio de 24 horas deve-se ? a??o de um rel?gio circadiano que em mam?feros se localiza nos n?cleos supraquiasm?ticos do hipot?lamo (NSQs). Sob condi??es experimentais em que ratos s?o submetidos a um ciclo claro-escuro (CE) sim?trico de 22h (T22) as regi?es ventrolateral (vl) e dorsomedial (dm) dos NSQs podem ser separadas funcionalmente, sugerindo que cada regi?o regula vari?veis fisiol?gicas distintas. A regi?o vl regula os ritmos de atividade e sono de ondas lentas (SOL), enquanto a regi?o dm ? respons?vel pelo ritmo da temperatura corporal e sono paradoxal (SP). A investiga??o desenvolvida no presente trabalho visou aprofundar o conhecimento sobre as propriedades funcionais da ritmicidade circadiana, mais especificamente sobre o processo da dessincroniza??o interna e as suas implica??es no ritmo de atividade locomotora, temperatura corporal e padr?o do ciclo sono-vig?lia em ratos. Com este objetivo, foram utilizados sensores de movimentos por infravermelho e implantados sensores para temperatura corporal, al?m disso o sistema de telemetria foi utilizado para o registro de par?metros fisiol?gicos de eletrocorticograma (ECoG) e eletromiograma (EMG), em dois grupos de animais. O grupo controle sob ciclo claro-escuro com per?odo de T24 (12h claro: 12h escuro), para o registro basal das vari?veis em an?lise; e o grupo experimental sob ciclo claro-escuro com per?odo de T22 (11h claro: 11h escuro), no qual se sabe que ocorre o desacoplamento do ritmo circadiano de atividade locomotora e os animais apresentam dois componentes distintos de atividade: um sincronizado ao ciclo claro-escuro; e outro que se expressa em livre curso, com per?odo maior que 24h. Em decorr?ncia do protocolo de dessincroniza??o for?ada, surgem momentos caracter?sticos no perfil de atividade locomotora: momentos de coincid?ncia (T22C) e de n?o coincid?ncia (T22NC), que foram o foco principal do nosso estudo. Podemos observar o aumento de atividade locomotora principalmente em momentos de coincid?ncia, e a invers?o do padr?o de atividade locomotora, temperatura corporal e ciclo sono-vig?lia em momentos de n?o coincid?ncia. Podemos ainda observar o aumento do SOL e diminui??o do SP, tanto em momentos de coincid?ncia como em momentos de n?o coincid?ncia. ? prov?vel que o aumento da atividade locomotora como forma de facilitar o acoplamento entre os osciladores circadianos gere um aumento da press?o homeost?tica e com isso aumento de SOL, e diminui a dura??o de SP

O estresse por isolamento social aplicado em ratos a partir do desmame e mantido durante o desenvolvimento encefálico tem sido utilizado como um modelo experimental de desordens psiquiátricas como a esquizofrenia. Tem sido demonstrado que o isolamento induz alterações morfológicas, comportamentais (como hiperatividade em um novo ambiente) e neuroquímicas semelhantes àquelas que ocorrem em humanos esquizofrênicos. Evidências sugerem que as sinapses glutamatérgicas sejam o sitio primário das anormalidades que ocorrem na esquizofrenia, sendo as alterações dopaminérgicas secundárias às glutamatérgicas. Nesse sentido, alterações nos mecanismos de regulação desta neurotransmissão pelos transportadores de glutamato podem contribuir para o desenvolvimento e/ou manutenção da esquizofrenia. Neste estudo analisamos o padrão de atividade locomotora e a expressão de transportadores de glutamato (EAAC1 e GLT1) no córtex pré-frontal e córtex entorrinal de ratos criados em isolamento a partir do desmame. Ratos Wistar machos (PND21) foram aleatoriamente alocados em 2 grupos (n=11-12): controle (agrupados, 3 animais/caixa) ou isolados (1 animal/caixa) por 10 semanas. Os animais foram testados no campo aberto (arena) durante 20 min. e registrados: números de cruzamentos (exploração horizontal), número de levantamentos (exploração vertical) e tempo despendido, tanto no centro como na periferia da arena. Os grupos foram comparados utilizando ANOVA ou teste t de Student (significante quando p 0.05). Os animais foram anestesiados (uretana-Sigma, 25%, 5ml/kg), perfundidos e os encéfalos retirados, congelados e posteriormente utilizados nos experimentos de imunoistoquímica. Secções (40m) do córtex pré-frontal (CPF) e córtex entorrinal (CE) foram utilizadas para o estudo da expressão de EAAC1 e GLT1. A criação em isolamento induziu hiperatividade, com um aumento no número total de cruzamentos em relação aos animais agrupados (F1,22=0,38; p<0,05), sendo mais consistente na periferia da arena e após 5 minutos de teste (73%, (F1,22=14,08; p<0,001). Em contraste, o isolamento induziu redução no número total de levantamentos (F1,22=0,27; p=0,05), principalmente no centro da arena (58%, F1,22=12,48; p<0,01), nos primeiros 15 minutos de teste e significante no 1° e 3° blocos de tempo (BT1 e BT3). Na periferia o isolamento induziu aumento significante no número de levantamentos em BT2 e BT3. O tempo despendido no centro e na periferia da arena pelos animais criados em isolamento foi, respectivamente, reduzido (54%; F1,22=11,11; p<0,001) e aumentado (65%; F1,22=11,20; p<0,01) quando comparados aos animais agrupados. A expressão de EAAC1 foi significantemente aumentada pelo isolamento no CPF (38%, t= 2,730, p=0,017). Em contraste, nenhuma diferença foi encontrada no CE (t= 1,892; p= 0,081). O isolamento não induziu alteração no número de células imunopositivas para GLT1 no CPF (t=-1,28; p=0,21). Entretanto, marcação fluorescente de GLT1 foi observada associada a células gliais e neuroniais do CPF e CE. Os resultados comportamentais sugerem: i) ratos Wistar criados em isolamento social apresentam hiperatividade em novo ambiente; ii) a hiperatividade locomotora somente é detectável após períodos maiores que cinco minutos de exposição a um novo ambiente; iii) o padrão de exploração apresentado pelos animais demonstra clara preferência pela periferia da arena. Os resultados moleculares fornecem evidências para a participação dos transportadores de glutamato na redução da neurotransmissão glutamatérgica no CPF de ratos criados em isolamento a partir do desmame. / Isolation rearing of rats from weaning has been used as an experimental model of psychiatric disorders like schizophrenia. It has been demonstrated that isolation induces morphological, behavioral (like hyperactivity in a novel environment) and neurochemical changes similar to those reported for humans with schizophrenia. Evidence suggest that glutamatergic synapses might be the site of primary abnormalities in this disorder with the dopaminergic changes being secundary to the glutamatergic ones. In this context, changes on the mechanisms of regulation of the glutamatergic neurotransmission through glutamate transporters may contribute to the development and/or maintenance of schizophrenia. In this study we analyzed the pattern of locomotor activity and the expression of glutamate transporters (EAAC1 and GLT1) in prefrontal cortex and entorhinal cortex of rats reared in social isolation from weaning. Male Wistar rats (PND 21) were randomly allocated in 2 groups (n=11-12): control (grouped, 3 animals/cage) or isolated (1 animal/cage) for 10 weeks. The animals were tested in the open field (arena) for 20min. and recorded: number of crossings (horizontal exploration), number of rearings (vertical exploration) and time spent either at the center or at the periphery of the arena. The groups were compared using ANOVA or Sudents \"t\" test (significance level was set at p 0.05). The animals were anesthetized (urethane-Sigma, 25%, 5ml/kg), perfused and the brains removed, frozen and further used on the experiments of immunohistochemistry. Sections (40m) of the prefrontal córtex (PFC) and entorhinal córtex (EC) were used for studying the expression of EAAC1 and GLT1. Isolation rearing induced hyperactivity, with an increase in the number of crossings related to grouped animals (F1,22=0,38; p<0,05), being more consistent at the periphery of the arena and after 5 minutes of test (F1,22=14,08; p<0,001). In contrast, isolation induced a decrease in the total number of rearings (F1,22=0,27; p=0,05), mainly in the center of the arena (58%, F1,22=12,48; p<0,01), in the first 15 minutes of test and significant on the 1st and 3rd blocks of time (BT1 e BT3). In the periphery isolation induced a significant increase in the number of rearings in BT2 and BT3. The time spent in both center and periphery of the arena by the rats reared in isolation was, respectively, decreased (54%; F1,22=11,11; p<0,01) and increased (65%; F1,22=11,20; p<0,01) when compared to grouped rats. The expression of EAAC1 was significantly increased by isolation in PFC (38%, t = 2,730, p = 0,017). In contrast, no change was found in EC (t = 1,892, p = 0,081). Isolation rearing did not induce alterations in the number of immunopositive cells for GLT1 in PFC (t= -1,28; p = 0,21). However, fluorescent labeling of GLT1 was seen associated to both glial cells and neuronal cells. The behavioral results suggest: i) Wistar rats reared in social isolation present hyperactivity in a novel environment; ii) the hyperactivity is only detectable after periods longer than 5 minutes; iii) the pattern of exploration showed by the animals demonstrate clear preference for the periphery of the arena. The molecular results provide evidence for the involvement of glutamate transporters on the reduction of glutamatergic neurotranmission in PFC of rats reared in isolation from weaning.

La 3,4-metilendioximetamfetamina (MDMA, èxtasi) i el cannabis són dues drogues les quals es consumeixen conjuntament de manera habitual. Malgrat que tots dos compostos presenten propietats reforçant i potencial addictiu, també tenen propietats farmacològiques oposades. La MDMA es una droga psicoestimulant, la qual causa hiperlocomoció, hipertèrmia, resposted de tipus asiogènic i neurotoxicitat. Per altra banda el &#916;9-tetrahydrocannabinol (THC), principal compost psicoactiu del cannabis, posseeix efectes relaxants, hipolocomotors, hipotèrmics i neuroprotectors. Els efectes de la MDMA i el THC al sistema nerviós central es troben mediats per dos mecanismes notablement diferents. La MDMA augmenta els nivells extracel·lulars de dopamina i serotonina, mentre que el THC produeix l'activació del receptor cannabinoide CB1. Cal destacar a més que les interaccions entre els sistemes monoaminèrgic i endocannabinoide s'observa de manera freqüent en l'organisme.En el present estudi hem explorat la implicació del sistema endocannabinoide i la MDMA en diversos aspectes. Per una banda el receptor cannabinoide CB1 juga un important paper en els efectes hiperlocomotors i hipertèrmics, i en les respostes de tipus ansiogènic produïdes per la MDMA. Curiosament, encara que el receptor CB1 no participa en els efectes recompensants primaris de la MDMA, és imprescindible per que tinguin lloc els seus efectes reforçants. Així mateix, l'alliberació de serotonina per part de la MDMA redueix de manera dosi-depenent la simptomatologia física causada pel síndrome d'abstinència a cannabinoides precipitada per un antagonista del receptor CB1. Finalment, el tractament amb THC era capaç de prevenir la hipertèrmia, activació glial, estrès oxidatiu i pèrdua de terminals causada per la MDMA. Com a conseqüència el THC exerceix un efecte neuroprotector contra la neurotoxicitat induïda per la MDMA. / 3,4-methylenedioximethamphetamine (MDMA, ecstasy) and cannabis are two drugs frequently consumed in combination. Despite both compounds have rewarding properties and abuse liability, they show opposite pharmacological properties. On the one hand, MDMA is a psychostimulant drug with hyperlocomotor, hyperthermic, anxiogenic-like and neurotoxic effects. On the other hand, &#916;9-tetrahydrocannabinol (THC), the main psychoactive compound of cannabis, has relaxant, hypolocomotor, hypothermic and neuroprotective properties. The effects of MDMA and THC in the central nervous system are mediated by two different mechanisms. MDMA enhances the extracellular levels of dopamine and serotonin, whereas THC activates the CB1 cannabinoid receptor. Likewise, interactions between the monoaminergic and the endogenous cannabinoid system have been frequently observed.In the current study, we explored the involvement of CB1 cannabinoid receptor on the hyperlocomotor, hyperthermic, anxiogenic-like, rewarding and reinforcing effects of MDMA. We also studied the effect of acute and chronic administration of MDMA on rimonabant-precipitated THC withdrawal syndrome. Furthermore, we explored the neuroprotective effects of THC on MDMA-induced neurotoxicity.As a result of this study we may conclude that endocannabinoid system and MDMA interact in a wide variety of aspects. CB1 receptor plays an important role on the hyperlocomotor, hyperthermic, and anxiogenic-like effects of MDMA. Interestingly, CB1 receptor is essential for the reinforcing but not the primary rewarding properties of MDMA. In addition, the release of serotonin by MDMA dose-dependently reduced the severity of THC withdrawal syndrome triggered by a CB1 antagonist. Finally, pretreatment with THC prevented the hyperthermia, glial activation, oxidative stress and terminal loss caused by MDMA. Consequently, THC exerts a neuroprotective effect against MDMA-induced neurotoxicity.