Betalaínas são alcalóides coloridos que atuam como mediadores químicos e sensores em processos de interesse tecnológico. Esta Tese de Doutorado investiga o comportamento de betalaínas naturais, betanina e indicaxantina, em três sistemas químicos diferentes. O primeiro capítulo discute a estabilidade de emulsões água-óleo-água contendo betanina. As emulsões foram preparadas em um sistema de microcanais empregando-se óleo de soja e tensoativos grau alimentício. Betanina pura tende a estabilizar a emulsão em relação ao controle sem o pigmento, enquanto suco de beterraba liofilizado e betanina comercial diluída com maltodextrina não mostram a mesma atividade. No capítulo seguinte, a interação entre indicaxantina e cloreto de 7-metil-4-metóxiflavílio revela a ocorrência de transferência de energia e dados de espectroscopia de 1H-RMN indicam a formação de um complexo no estado fundamental. Finalmente, a interação entre betanina e paraquat na presença e ausência de luz e oxigênio é investigada. Dados de espectroscopia de 1H-RMN sugerem a formação de um complexo entre as espécies e o estudo cinético sugere que betanina interfere na regeneração da forma oxidada do paraquat por oxigênio. / Betalains are colored alkaloids that act as chemical mediators and sensors in processes of technological interest. This doctoral thesis investigates the behavior of natural betalains, betanin and indicaxanthin, in three different chemical systems. The first chapter discusses the stability of water-oil-water emulsions containing betanin. The emulsions were prepared in a microchannel system using soybean oil and food grade surfactants. Pure betanin tends to stabilize the emulsion relative to the control without the pigment, while freeze-dried beet juice and commercial betanin diluted with dextrin do not show the same activity. In the following chapter, the interaction between indicaxanthin and 7-methyl-4-methoxyflavylium chloride reveals the occurrence of energy transfer and 1H-NMR spectroscopy data suggests the formation of a complex in the ground state. Finally, the interaction between betanin and paraquat in the presence and absence of light and oxygen is investigated. 1H-NMR spectroscopy data suggest the formation of a complex between species and the kinetic study suggests that betanin interferes in the regeneration of the oxidized form of paraquat by oxygen

Betalaínas são alcalóides coloridos que atuam como mediadores químicos e sensores em processos de interesse tecnológico. Esta Tese de Doutorado investiga o comportamento de betalaínas naturais, betanina e indicaxantina, em três sistemas químicos diferentes. O primeiro capítulo discute a estabilidade de emulsões água-óleo-água contendo betanina. As emulsões foram preparadas em um sistema de microcanais empregando-se óleo de soja e tensoativos grau alimentício. Betanina pura tende a estabilizar a emulsão em relação ao controle sem o pigmento, enquanto suco de beterraba liofilizado e betanina comercial diluída com maltodextrina não mostram a mesma atividade. No capítulo seguinte, a interação entre indicaxantina e cloreto de 7-metil-4-metóxiflavílio revela a ocorrência de transferência de energia e dados de espectroscopia de 1H-RMN indicam a formação de um complexo no estado fundamental. Finalmente, a interação entre betanina e paraquat na presença e ausência de luz e oxigênio é investigada. Dados de espectroscopia de 1H-RMN sugerem a formação de um complexo entre as espécies e o estudo cinético sugere que betanina interfere na regeneração da forma oxidada do paraquat por oxigênio. / Betalains are colored alkaloids that act as chemical mediators and sensors in processes of technological interest. This doctoral thesis investigates the behavior of natural betalains, betanin and indicaxanthin, in three different chemical systems. The first chapter discusses the stability of water-oil-water emulsions containing betanin. The emulsions were prepared in a microchannel system using soybean oil and food grade surfactants. Pure betanin tends to stabilize the emulsion relative to the control without the pigment, while freeze-dried beet juice and commercial betanin diluted with dextrin do not show the same activity. In the following chapter, the interaction between indicaxanthin and 7-methyl-4-methoxyflavylium chloride reveals the occurrence of energy transfer and 1H-NMR spectroscopy data suggests the formation of a complex in the ground state. Finally, the interaction between betanin and paraquat in the presence and absence of light and oxygen is investigated. 1H-NMR spectroscopy data suggest the formation of a complex between species and the kinetic study suggests that betanin interferes in the regeneration of the oxidized form of paraquat by oxygen

Moléculas de origem vegetal foram há muito testadas como fonte de drogas antineoplásicas com sucesso promissor. Este trabalho trata dos efeitos antiangiogênicos do Metil Jasmonato. Este derivado hidrofóbico do ácido jasmônico foi demonstrado anteriormente como um agente de dano seletivo para a mitocôndria de células neoplásicas. In vitro, o Metil Jasmonato 1-10 mM promoveu a morte celular de células endoteliais humanas de cordão umbilical (HUVEC) e de melanoma murino (B16 -F10), enquanto concentrações micromolares foram inócuas. A inclusão do Metil Jasmonato em liposomos de fosfatidilcolina e em um nanocarreador hidrofílico baseado em açúcar mostrou efeitos diferenciais sobre a citotoxicidade. A interrupção do ciclo celular foi observada em concentrações citotóxicas, enquanto a diminuição na produção de VEGF e algum grau de autofagia foram sugeridos em concentrações micromolares. In vivo, Metil Jasmonato 1-10mM foi francamente tóxico, e reduziu a densidade de vasos em membranas corioalantóicas de embrião de galinha (CAM). Entretanto, concentrações entre 1-10 ?M produziram um efeito complexo. Ocorreu aumento no brotamento capilar, mas os novos vasos apresentaram-se frágeis e menos organizados que os controles correspondentes. Sugere-se que, além da toxicidade direta, a ação do Metil Jasmonato sobre a angiogênese seja relevante para seu efeito antineoplásico. / Molecular plant components have long been tested as sources for antineoplasic drugs with promising success. The present work deals with the anti-angiogenic effects of Methyl Jasmonate. This hydrophobic Jasmonate derivative was previously demonstrated to selectively damage the mitochondria of cancer cells. In vitro, 1-10 mM Methyl Jasmonate induced the cell death of the human umbilical vein endothelial cells (HUVEC) and the Murine melanoma cells (B16-F10), while micromolar concentrations were ineffective. Methyl Jasmonate inclusion in phosphatidylcholine liposomes and in an hydrophilic sugar based nanocarrier presented differential effects upon citotoxicity. Cell cycle arrest was observed in citotoxic concentrations, while VEGF withdrawn and some autophagy was suggested in the micromolar range. In vivo, 1-10mM concentrations were explicitly toxic and reduced the vessel density of the Chorioallantoic Membrane of the Chicken Embryo (CAM). However, 1-10 ?M concentrations produced a complex effect. There was increased capillary budding, but the new vessels were leakier and less organized than corresponding controls. It is suggested that not only direct toxicity, but also the drug effects upon angiogenesis are relevant to the antineoplasic effects of Methyl Jasmonate.

Hidróxidos Duplos Lamelares (HDLs) ou compostos lamelares do tipo da hidrotalcita podem ser representados genericamente através da fórmula: , na qual: M2+ representa um cátion divalente; M3+ representa um cátion trivalente; Am- representa o ânion intercalado com carga m-. Os HDLs dos sistemas Mg-Al, são conhecidos por apresentarem uma propriedade denominada “efeito memória", que consiste na regeneração da estrutura lamelar, após a calcinação do HDL e contato do material calcinado com solução aquosa contendo um ânion. A sorção, em HDLs, de ânions orgânicos tais como tereftalato, benzoato e 4-metil-benzoato, provenientes de resíduos industriais poderá resultar em uma nova alternativa para o tratamento de efluentes, pois a capacidade de regeneração dos HDLs através de ciclos de calcinação/sorção pode vir a tornar o processo economicamente viável. Os principais objetivos deste trabalho foram: o estudo da sorção dos ânions orgânicos derivados do processo industrial de produção de poliéster, em HDLs do sistema Mg-Al-CO3, no material original e no mesmo após calcinação. Para complementar este estudo foram investigados a cinética do processo de sorção dos ânions com a regeneração da estrutura lamelar do HDL e a capacidade de reciclagem do material após repetidos ciclos de calcinação/sorção. Os estudos de sorção para os ânions tereftalato, benzoato e 4-metil-benzoato, demonstraram que o material calcinado apresenta uma maior capacidade de remoção dos ânions em solução. Através dos estudos da cinética do processo de sorção, nota-se que apesar do sistema alcançar o equilíbrio lentamente, a regeneração do material é um processo rápido, ocorrendo após cerca de 15 minutos de contato do mesmo com a solução do ânion orgânico. Os estudos de reciclagem realizados para os três ânions investigados, mostraram que o HDL inicialmente contendo carbonato apresenta boa capacidade de remoção dos ânions orgânicos em solução. O material apresentou maior capacidade de sorção para os ânions tereftalato e 4-metil-benzoato. Além disso, a capacidade de reciclagem do material foi comprovada, pois os ânions orgânicos foram removidos da solução e posteriormente decompostos por calcinação, sendo que mesmo após o quinto e último ciclo de calcinação/sorção, o material continuava a remover os ânions presentes na solução, com um decréscimo na capacidade sorção do material durante os ciclos, que foi diferente para cada caso, sendo pequeno no caso do tereftalato. / Layered Double Hydroxides (LDHs) or the so called hydrotalcite-like-compounds are represented by the general formula: ; where : M2+ represents a bivalent cation; M3+ represents a trivalent one and Am- represents an anion with m- charge. LDHs of Mg-Al system are known for presenting a property called “memory effect", which consists in the regeneration of the layered structure, when the product of the calcined material is put in contact with an aqueous solution containing anions. The sorption into LDHs of organic anions, like terephthalate, benzoate and 4-metil-benzoate, from waste water, might result in a new alternative process for waste water treatment, because the LDH’s regeneration capacity through cycles of calcination/sorption would become an econnomicaly viable process. The main objective of this work was the study of the sorption of organic anions derived from industrial prodution of polyester, into LDHs of Mg-Al-CO3 in the original and calcined material. To complement this study, the kinetics of the sorption process of organic anions with regenaration of layered stucture and recyclability of the material after repeated cycles of calcination/sorption were investigated. Adsorption/sorption studies for terephthalate, benzoate and 4-metil-benzoate anions showed that calcined material presented higher capacity for removing organic anions from solution than the original material. From the kinetic study of sorption, it was possible to notice that although the system reached the equilibrium slowly, the regeneration process was faster, ocurring after 15 minutes of contact of calcined material with organic anions solution. Recycling studies for the three investigated anions showed that LDH originally containing carbonate anions after calcination, shows a good removal capacity for organic anions present in aqueous solution. The higher sorption capacity was achieved in the case of terephthalate and 4-metil-benzoate anions. Furthermore, recycling capacity of material was proved, since organic anions were removed from solution and decomposed after new calcination until the last cycle (5th) of calcination/sorption investigated, with a decrease in their sorption capacity, which is very small for terephthalate anion.

Longa vida útil, alta densidade de energia, segurança ambiental, baixo custo, por-tabilidade e confiabilidade são requisitos exigidos pela moderna sociedade na produção das baterias. As baterias recarregáveis de lítio usando soluções eletrolíticas com solventes apróticos atendem, em princípio, estes requisitos. Ao se usar uma solução eletrolítica for-mada por LiPF6, etilenocarbonato (EC) e dietilcarbonato (DEC) a separação de fase começa em cerca de –220C. Se o DEC for substituído pelo metiletilcarbonato (MEC) o início da separação de fase cai para –400C. Este é um bom resultado para aplicações tecnológicas, especialmente em baterias de lítio. A presente tese relata, do ponto de vista teórico, a formação do par iônico LiPF6, a estrutura de solvatação do cátion lítio pelo MEC e a coordenação competitiva do cátion lítio em um mistura formada pelos solventes EC e MEC. Todos os cálculos foram feitos a nível MP2, Hartree-Fock e DFT usando o programa Gaussian 98. As estruturas geométricas dos complexos Li+MEC, Li+(MEC)2, Li+(MEC)3, Li+(MEC)4, e Li+(MEC)5 foram obtidas usan-do vários níveis de teoria. Os espectros de infravermelho e Raman e seus respectivos assi-nalamentos foram obtidos para os compostos PF6¯, LiPF6 (nas simetrias C4V, C3V e C2V), MEC, Li+MEC, Li+(MEC)2. O número máximo de coordenação do cátion lítio pelo MEC obtidos nos cálculos de DFT situa-se entre 3 e 4. Os resultados dos cálculos mecânico-quânticos apontam para uma coordenação seletiva do Li+ em uma mistura de EC e MEC. Na formação do par iônico, a estrutura energeticamente mais favorável encontrada nos cál-culos foi a C3V(tridentada). As ftalocianinas (Pc) constituem outro grupo de moléculas com grandes possibili-dades para aplicações tecnológicas. Algumas ftalocianinas exibem fotossensibilidade no infravermelho próximo e podem ser usadas em conjunto com os diodos de laser nas impres-soras de alta velocidade. Outras ftalocianinas estão sendo testadas para aplicações em tera-pia fotodinâmica contra alguns tipos de câncer. A segunda parte da presente tese relata os resultados realizados sobre as proprie-dades geométricas e eletrônicas das ftalocianinas de alumínio (AlPc+1, OAlPc-1, FAlPc, ClAlPc, BrAlPc, IAlPc, F2AlPc, Cl2AlPc, (CO)AlPc+1, (CO)2AlPc+1, N2AlPc+1, (N2)2AlPc+1), ftalocianinas de silício (SiPc+2, OSiPc, FSiPc+1, ClSiPc+1, F2SiPc, Cl2SiPc, COSiPc+2) e as metal-ftalocianinas, com o metal pertencente à primeira fila dos elementos de transição. Os espectros vibracionais de infravermelho para as ftalocianinas acima men-cionadas também foram investigados. O ligante axial apresenta influência na posição da banda Q (banda de mais baixa energia) no espectro de UV/visível dos derivados ftalocianí-nicos. As geometrias e os espectros de infravermelho foram obtidos usando a teoria do fun-cional da densidade com o método híbrido B3LYP. Os espectros das transições eletrônicas foram obtidos usando o programa ZINDO/S.

Submitted by Mario BC (mario@bc.ufrpe.br) on 2017-03-16T14:18:00Z No. of bitstreams: 1 Ariele Carneiro de Andrade.pdf: 1066650 bytes, checksum: 26d95d8f20aec5260de9adb89d2195cd (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-16T14:18:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ariele Carneiro de Andrade.pdf: 1066650 bytes, checksum: 26d95d8f20aec5260de9adb89d2195cd (MD5) Previous issue date: 2015-07-15 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The bell pepper (Capsicum annum L.) crop is one of the most important vegetables grown in Brazil, and has been showing significant growth. However, this culture can be affected by a number of diseases that cause economic damage and anthracnose, still represent a serious obstacle to production, both in the field and at home-de-vegetation. Anthracnose in Capsicum annum can be caused by several species of fungi of the genus Colletotrichum, but in Brazil, the majority of reports identify Colletotrichum gloeosporioides as the main causative agent of the disease. Infections characterized in lesions aerial parts of the plants such fruits, stems and leaves. The control method of the infections is used in fungicidal applications, however currently search for more sustainable alternatives. Thus the use of resistance inducers has been outstanding and can be applied preventively, by acting on the physiological and biochemical processes of plants. Given the above, the objective of this study was to investigate the efficacy of acibenzolar-S-methyl inducer for the control of anthracnose in pepper plants as well as the activation of enzymes related to pathogenicity and they peroxidase, polifeniloxidase, catalase, ascorbate peroxidase and β-1,3-glucanase.. The study was conducted in a greenhouse in Garanhuns-PE municipality, and the treatments were arranged in subdivided portion, in which the portion consisted of collection times and the subplot of different inducer of doses, with four replications. The plants were treated with the treatments as follows: 0.15g L-1; 0.30g L-1; 0.45g L-1, 0.60g L-1 acibenzolar-S-methyl (Syngenta®) and control (distilled water only). The results were analyzed by the software program SAEG 5.0 to 5% probability. The peroxidase activity was not significant for analysis of variance at 5% probability, however the dose 0.45g L-1 promoted greater activity. For peroxidase although not significant ascorbate activity to analysis of variance, the dose 0.15g L-1 showed increased activity of this enzyme is superior to the control. The increase in catalase activity was significant when the plants were treated with the highest dose of 0.60g L-1 inducer. On the eighth day after inoculation was higher by polyphenol oxidase activity, standing out from the others collection times. The dose 0.60g L -1 promoted greater activity of β-1,3-glucanase enzyme. When the plants medium subjected to the application of acibenzolar-S-methyl there was a reduction in the severity as the doses increased, thereby showing that prior treatment with resistance inducer consists of an efficient method for control of anthracnose disease. / A cultura do pimentão (Capsicum annum L.) é uma das mais importantes hortaliças cultivadas no Brasil. Entretanto essa cultura pode ser acometida por uma série de doenças que acarretam danos econômicos e a antracnose, ainda representa um sério entrave à produção, tanto em campo quanto em casa-de-vegetação. A antracnose nesta olerícola pode ser causada por várias espécies de fungos do gênero Colletotrichum, mas no Brasil, a maioria dos relatos identificam Colletotrichum gloeosporioides como o principal agente causal da doença. As infecções se caracterizam por lesões nas partes aéreas das plantas como nos frutos, caules e folhas. O método de controle das infecções mais utilizado consiste em aplicações de fungicidas, no entanto atualmente se busca por alternativas mais sustentáveis. Desse modo o uso de indutores de resistência vem se destacando podendo ser aplicado de forma preventiva, por atuar nos processos fisiológicos e bioquímicos das plantas. Diante do exposto, o objetivo deste estudo foi verificar a eficácia do indutor acibenzolar-S-metil para o controle da antracnose nas plantas de pimentão bem como a ativação de enzimas relacionadas à patogenicidade sendo elas peroxidase, polifeniloxidase, catalase, ascorbato peroxidase e β-glucanase. O estudo foi conduzido em casa de vegetação no município de Garanhuns-PE. Os tratamentos foram dispostos em parcela subdivida, na qual a parcela consistiu das épocas de coleta e a subparcela das diferentes doses do indutor, com quatros repetições. As plantas receberam os tratamentos da seguinte forma: 0,15g L-1, 0,30g L-1, 0,45g L-1, 0,60g L-1 do acibenzolar-S-metil (Syngenta®) e Controle (somente água destilada). Os resultados obtidos foram analisados pelo emprego do programa software SAEG 5.0 a 5% de probabilidade. A atividade peroxidase não foi significativa para análise de variância a 5% de probabilidade, no entanto a dose 0,45g L-1 promoveu maior atividade. Para a ascorbato peroxidase embora não significativo para análise de variância, a dose 0,15g L-1 apresentou maior atividade desta enzima sendo superior ao controle. O aumento na atividade catalase foi significativo quando as plantas foram tratadas com a maior dose do indutor 0,60g L-1. No oitavo dia após a inoculação houve maior atividade da enzima polifenoloxidase, destacando-se das demais épocas de coletas. A dose 0,60g L-1 promoveu maior atividade da β-1,3-glucanase. Quando as plantas foram submetidas à aplicação do acibenzolar-S-metil verificou-se uma redução da severidade à medida que as doses aumentavam, mostrando com isso que o tratamento prévio com indutor de resistência consiste em um método eficiente para o controle da doença antracnose.

O Brasil destaca-se como um dos maiores produtores mundiais de mamão, fruto apreciado em todo o mundo pelo sabor e polpa delicada. Os compostos voláteis contribuem para a formação do aroma do fruto, o que faz deles essenciais para o desenvolvimento de características sensoriais que definem sua apreciação pelos consumidores. Os principais compostos de aroma do mamão incluem, principalmente, terpenos, ésteres, aldeídos, álcoois, ácidos orgânicos e cetonas, com destaque para o monoterpeno linalool que é o composto mais abundante na cultivar \'Golden\'. Embora a biossíntese de compostos voláteis seja particularmente afetada pelos tratamentos para consevação pós-colheita, estes são essenciais para a comercialização do mamão, em vista de sua alta perecibilidade. O uso de baixas temperaturas tem sido um dos métodos mais empregados para extensão de vida pós-colheita do mamão. Precedentes da literatura indicam que o tratamento pós-colheita com metil jasmonato (MJ) é capaz de reduzir possíveis efeitos prejudiciais decorrentes do armazenamento a baixa temperatura. Além disso, a aplicação do metil jasmonato em frutos é capaz de estimular a atividade de enzimas das vias de produção de compostos voláteis. Desta forma, o presente trabalho tem por objetivo avaliar os efeitos da aplicação pós-colheita do MJ em mamão (Carica papaya L. cv \'Golden\'), focando os efeitos sobre as vias de biossíntese de componentes voláteis do aroma, em frutos amadurecidos a temperatura de 22ºC, assim como em outros armazenados a 10ºC seguido de transferência a 22ºC para o pleno amadurecimento. Além dos perfis de compostos voláteis, também foram avaliados os perfis de respiração, produção de etileno, cor da casca, quantificação de MJ e expressão gênica de linalool sintase (LIS). Dada a importância do linalool para o aroma característico do mamão, as variações na transcrição de um gene da linalool sintase foram avaliadas buscando correlacioná-las aos efeitos dos tratamentos na produção dos compostos voláteis. O tratamento com MJ influenciou a produção de compostos voláteis, particularmente de linalool e hexanal nos grupos mantidos a 10ºC. Os frutos tratados com o hormônio apresentaram maior abundância do composto quando comparados ao grupo controle. Embora o protocolo de tratamento empregado não tenha conseguido recuperar os altos níveis encontrados nos frutos armazenados a 22ºC, não se exclui a possibilidade de que outros desenhos experimentais possam responder de maneira ainda mais satisfatória a este mesmo tratamento / Brazil stands out as one of the world\'s largest producers of papaya, fruit appreciated worldwide for it taste and delicate pulp. The volatile compounds contribute to the formation of the flavor of the fruit, making them essential for the development of sensory characteristics that define their appreciation by consumers. The main papaya flavor compounds include mainly terpenes, esters, aldehydes, alcohols, organic acids and ketones, especially the monoterpene linalool which is the most abundant compound in the cultivar \'Golden\'. Although the biosynthesis of volatile compounds is particularly affected by postharvest treatments for conservation, those are essential for the marketing of papaya, in view of their high perishability. The use of low temperatures has been one of the most used methods for extension of papaya postharvest life. Previous literature indicate that postharvest treatment with methyl jasmonate (MJ) is capable of reducing possible adverse effects arising from storage at low temperature. Furthermore, the application of methyl jasmonate in fruits is able to stimulate the activity of the enzymes of volatiles production pathways. Thus, this study aims to evaluate the effects of postharvest application of MJ in papaya (Carica papaya L. cv \'Golden\'), focusing on the effects in the biosynthetic pathways of volatile aroma compounds in fruit ripened to temperature of 22ºC, as well as other stored at 10ºC followed by transfer to 22ºC for the complete maturation. In addition to the volatile compounds profiles were also evaluated respiration profiles, ethylene production, peel color, quantification of MJ and gene expression of linalool synthase (LIS). Given the importance of linalool to the characteristic aroma papaya, changes in the transcription of a linalool synthase gene were evaluated seeking to correlate them to the treatment effects on the production of volatile compounds. Treatment with MJ influence the production of volatile compounds, particularly linalool and hexanal in the groups kept at 10ºC. Fruits treated with the hormone had higher abundance of the compound when compared to the control group. Although the treatment protocol employee has not been able to recover the high levels found in fruits stored at 22ºC, do not exclude the possibility that other experimental designs can respond even more satisfactorily to this same treatment.

O status epilepticus (SE) é caracterizado por uma crise epiléptica com duração maior que 30 minutos ou crises sucessivas nas quais os níveis de consciência do paciente não são recuperados entre elas. O SE, quando ocorrido durante a infância, pode induzir morte neuronal e levar a alterações comportamentais e cognitivas na idade adulta. O dano cerebral induzido pelo SE têm sido frequentemente relacionado à excitotoxicidade glutamatérgica, principalmente através da hiperestimulação de receptores do tipo NMDA (NMDAR), levando a um excessivo influxo de íons Ca+2 no neurônio, podendo causar morte celular. No presente estudo, investigamos os efeitos de antagonistas de NMDAR sobre a morte neuronal e as alterações comportamentais em animais submetidos ao modelo de SE induzido por LiCl-pilocarpina durante períodos iniciais do desenvolvimento cerebral. Ratos Wistar de 16 dias de vida (P16) receberam uma injeção de pilocarpina (60 mg/kg i.p.) 12-18 h após terem recebido LiCl (3 mEq/kg i.p.). Animais controle receberam salina 0,9%. Na primeira parte deste trabalho, nós investigamos o efeito do antagonista não competitivo e não seletivo de NMDAR, cetamina, administrado após o início das crises, sobre a morte neuronal e as alterações comportamentais induzidas pelo SE. Neste trabalho, observou-se que o SE induzido no início da vida leva a uma expressiva perda neuronal na região CA1 do hipocampo, na habenula, na amigdala e no tálamo 24 após a convulsão. O tratamento com cetamina foi capaz de interromper as convulsões, prevenindo, também, a neurodegeneração. Além disso, o SE induzido em P16 causou aumento nos níveis de ansiedade durante o período adulto, e a intervenção com cetamina foi capaz de reduzir o efeito ansiogênico do SE. Além disso, observou-se um efeito ansiogênico da administração de cetamina per se em animais que não foram submetidos ao SE. Na segunda parte deste estudo, após identificar que o bloqueio de NMDAR é capaz de prevenir os danos a curto e longo prazo induzidos pelo SE, investigamos qual o papel dos NMDAR contendo a subunidade GluN2B na neurodegeneração induzida pelo SE. Neste trabalho, observamos que, diferentemente do bloqueio dos NMDAR através do uso da cetamina, a administração dos antagonistas específicos de NMDAR contendo a subunidade GluN2B, CP-101606 (taxoprodil) e CI-1041 (besonprodil), não foi capaz de terminar as crises convulsivas do SE. No entanto foi eficaz na redução da mortalidade em comparação com os animais SE. Observou-se ainda que diferentemente da cetamina, o bloqueio de NMDAR contendo a subunidade GluN2B não foi capaz de reverter totalmente o dano cerebral induzido pelo SE. Animais que sofreram SE e receberam CI-1041 durante as convulsões apresentaram uma redução na neurodegeneração somente em algumas regiões como hipocampo e amígdala, indicando um efeito neuroprotetor deste composto. No entanto, animais que receberam CP-101606 durante o SE não apresentaram redução na degeneração neuronal nas regiões analisadas. Nossos resultados sugerem, portanto, que o sistema glutamatérgico é um alvo em potencial para o tratamento da neurodegeneração induzida por crises epilépticas prologadas, e que o antagonismo de NMDAR pode servir, pelo menos, como terapia farmacológica complementar em pacientes que sofrem SE durante a infância. Além disso, nossos dados sugerem existir o envolvimento de outras subunidades do NMDAR, além da GluN2B, no dano neuronal induzido pelo SE. / Status epilepticus (SE) is characterized as a prolonged seizure activity or repeated seizures lasting more than 30 min. For immature brains, SE is associated with cellular and behavioral alterations such as neuronal loss and behavioral impairment during adulthood. Brain damage induced by SE has frequently been related to glutamatergic excitotoxicity, mainly through NMDA receptors overstimulation (NMDAR), which can lead to neurodegeneration. In the present study, we investigated the effects of NMDAR antagonists on short- (neuronal death) and long-term (behavioral changes) alterations in animals subjected to SE early in life. Rat pups were injected with LiCl (3 mEq/kg i.p.) 12-18 h prior to pilocarpine (60 mg/kg i.p. - SE group) or saline (0.9%) administration on 16th postnatal day (P16). In the first part of this study, we administered the noncompetitive and non-selective NMDAR antagonist, ketamine, after SE onset to investigate the effect NMDAR blocking on neuronal death and behavioral changes induced SE. We observed that SE induced caused a significant neuronal loss in the CA1 region of the hippocampus, habenula, amygdala and thalamus 24 h after seizures. Treatment with ketamine was able to terminate seizures and to prevent neurodegeneration induced by SE. Moreover, young animal treated with LiCl-pilocarpine presented elevated levels of anxiety at adulthood. Treatment with ketamine prevented this ansiogenic effect of SE. In addition, administration of ketamine alone also induced an increase in anxiety levels in adulthood. In the second part of the study, we investigate the role of NMDAR-containing GluN2B subunit in the neurodegeneration induced by early-life SE. In this work, we found that blocking of NMDAR containing the GluN2B subunit by the compounds CP-101606 (taxoprodil) and CI-1041 (besonprodil) was unable to terminate seizures induced by SE, in contrast to that observed for ketamine treatment. However, treatment with antagonists of NMDAR-containing GluN2B subunit was effective in reducing mortality as compared to SE animals. CP-101606 and CI-1041 treatment were not able to completely reverse the brain damage induced by SE. Animals that were underwent SE and received CI-1041 during seizures presented a reduction in neurodegeneration in some regions such as the hippocampus and amygdala. However, animals that received CP-101606 during SE did not present a reduction in neuronal degeneration in all regions analyzed. Our results therefore suggest that glutamatergic system is a potential target for the treatment of SE, and that antagonism of NMDAR could be used at least as a complementary pharmacotherapy in patients suffering SE during childhood. Furthermore, our data suggest that there is involvement of other NMDAR subunits, beyond GluN2B, in neuronal damage induced by SE.

A estimulação da reserva cognitiva e encefálica (BCR), através do enriquecimento ambiental (EA), por exemplo, influencia positivamente funções cognitivas e induz alterações neuroanatômicas, sendo sugerido muitas vezes como uma terapia complementar aos tratamentos farmacológicos convencionais em pacientes com distúrbios neurológicos. A esquizofrenia é um distúrbio neurológico o qual tem sido associado a um estado de hipoativação de receptores NMDA (NMDAR). O bloqueio de NMDAR durante períodos iniciais do desenvolvimento encefálico induz alterações duradouras nas redes neurais. Estas alterações estão associadas a prejuízos no aprendizado espacial, memórias de trabalho, memórias de curta e longa duração, comportamento exploratório e emocionalidade, apresentando alta relevância para o estudo da esquizofrenia. Durante estágios precoces do desenvolvimento encefálico a subunidade GluN2 predominantemente expressa nos NMDAR é a subunidade GluN2B. Desta forma, torna-se de extrema importância investigar se a hipoativação seletiva de NMDAR contendo a subunidade GluN2B durante períodos iniciais do desenvolvimento é capaz de induzir alterações comportamentais causando um fenótipo tipo-esquizofrênico similar as induzidas pela hipoativação de toda a população de NMDAR. Na presente Tese, investigamos se o EA durante a infância é capaz de prevenir a evolução das alterações comportamentais induzidas pela hipoativação de NMDAR durante o neurodesenvolvimento. Para atingir esses objetivos, primeiramente nós propusemos a utilização de uma ferramenta estatística alternativa, a Análise de Componentes Principais (PCA), para investigar se o período do dia em que os testes eram realizados afetava o comportamento de animais naive (Capítulo I) ou submetidos ao EA (Capítulo II). No Capítulo I nós validamos a utilização da PCA para o estudo do comportamento, a qual revelou que além do padrão de atividade dos animais, o período do dia também alterou a micro estrutura do comportamento exploratório. No Capítulo II, nós mostramos que algumas alterações comportamentais induzidas pelo EA (tais como diminuição na exploração e na auto-exposição a ambientes potencialmente perigosos) são observadas durante o período diurno, mas não durante o período noturno. Contudo, o EA melhorou o desempenho dos animais em uma tarefa que avalia a formação de memórias episódicas independentemente do período em que foram testados. Após validar a PCA e estabelecer os períodos do dia ideais para o estudo dos comportamentos de interesse, nós avaliamos os efeitos do EA durante a infância e do bloqueio neonatal de NMDAR sobre o comportamento e também sobre o metabolismo encefálico de glicose em animais adultos. No Capítulo III, nós mostramos que bloquear seletivamente NMDAR contendo a subunidade GluN2B durante períodos iniciais do desenvolvimento altera o comportamento dos animais de maneira diferente do bloqueio não-seletivo de NMDAR, sugerindo diferentes funções das diferentes populações de NMDAR nesta etapa do desenvolvimento. Além disso, nós observamos que o EA durante a infância é capaz de prevenir as alterações comportamentais induzidas pelo bloqueio de NMDAR contendo a subunidade GluN2B. Resultados parciais do Capítulo IV indicam que a hipoativação neonatal de NMDAR não induz macro-alterações na captação encefálica de glicose. Contudo, alterações no padrão regional de utilização de glicose pelo encéfalo não podem ser descartados. Além disso, animais submetidos ao EA apresentaram uma tendência a aumentarem a captação de glicose encefálica, o que pode indicar um aumento de atividade encefálica. Contudo, novos estudos são necessários para melhor elucidação deste fenômeno. Como conclusões da presente tese, nossos resultados permitem sugerir que diferentes populações de NMDAR estão envolvidas em diferentes processos de maturação encefálica, e que interferências no funcionamento das distintas populações de NMDAR durante períodos críticos de desenvolvimento podem alterar o funcionamento encefálico gerando adaptações nas comunicações neurais e modificando o fenótipo comportamental de maneira duradoura. A estimulação da BCR apresenta potencial para prevenir estas alterações, contudo, novos estudos são necessários para completa elucidação deste tema. / Brain and cognitive reserve (BCR) stimulation has been suggested as a complementary therapy to conventional pharmacological treatments in patients with neurological disorders since BCR stimulation, through environmental enrichment (EE) for instance, positively influences cognitive functions and induces neuroanatomical changes. Schizophrenia is a neurological disorder which has been associated with a NMDA receptor (NMDAR) hypoactivation state. NMDAR hypoactivation during early periods of brain development induces long-lasting changes in neural networks. These brain alterations are associated with impairments in spatial learning, working memory, short- and long-term memories besides exploration and emotionality, presenting high relevance to schizophrenia. Since GluN2B subunit is the predominant GluN2 subunit expressed during early stages of brain development, it becomes of extreme importance to investigate whether GluN2B-containing NMDAR hypoactivation during early periods of brain development is sufficient to induce schizophrenic-like behavioral changes similar to those induced by the entire NMDAR population hypoactivation. In the present Thesis, we investigated whether early life EE may prevent the evolution of schizophrenic-like behavioral changes induced by NMDAR hypoactivation during early periods of brain development. In order to reach these objectives, we first proposed the use of an alternative statistical tool, the Principal Component Analysis (PCA), to investigate whether the time-of-day in which tests were performed affected the behavior of naive animals (Chapter I) or EE submitted animals (Chapter II). In Chapter I, we validated the use of PCA to study animal behavior. PCA revealed that time-of-day influenced activity pattern of animals and altered the micro structure of exploratory behavior. In Chapter II, we have shown that some behavioral changes induced by EE (such as decreased exploitation and self-exposure to potentially dangerous places) are observed during the light period but not during the dark period of light/dark photoperiod cycle. However, EE improved the performance of animals in a task that evaluates the formation of episodic memories regardless of the time-of-day they were tested. After validating PCA and establishing the ideal time-of-day for investigation of the behaviors of interest, we evaluated the effects of neonatal NMDAR blockade and early life EE on behavior and brain glucose metabolism in adult animals. In Chapter III, we showed that selectively blocking GluN2B-containing NMDAR during early periods of brain development alters animals’ behavior differently from neonatal non-selective NMDAR blockade, suggesting different functions for the different NMDAR populations at this stage of development. In addition, we have observed that early life EE is able to prevent the behavioral changes induced by neonatal GluN2B-containing NMDAR blockade. Partial results from Chapter IV indicate that neonatal NMDAR hypoactivation does not induce macro-alterations in brain glucose uptake. However, changes in the regional pattern of glucose utilization by the brain cannot be ruled out. In addition, animals submitted to EE presented a trend to increase the brain glucose uptake, which may indicate an increase brain activity in these animals. However, additional studies are needed to complete elucidation of this phenomenon. As conclusions of the present Thesis, our results allow us to suggest that different populations of NMDAR are involved in different processes of brain maturation. We can also suggest that interferences in the different NMDAR populations’ activity during critical periods of brain development can alter brain functioning, which can generates adaptations in the neural communications and induce long-lasting behavioral alterations. BCR stimulation presents potential to prevent these alterations. However, additional studies are necessary to complete elucidation of this theme.

Orientador: Keizo Yukimitu / Resumo: Com a crescente populacional a demanda pelos polímeros aumentou significativamente, levando assim a pesquisas cientificas visando adequar materiais as nossas necessidades. O PMMA ou acrílico é muito utilizado em nosso cotidiano, sendo um material muito versátil com aplicabilidade em diversos setores. O intuito deste trabalho foi realizar a produção de um filme de acrílico [Poli(metil-metacrilato)] isento de bolhas e transparente, a qual tivesse uma repetibilidade. Foi realizada a dopagem com terras raras, sendo o Óxido de Érbio e o Óxido de Itérbio escolhidos como dopantes em diferentes concentrações de gramas/mol por gramas/mol (0 % referência, 5 %, 10%, 15% e 20 %). Logo após foi feita a caracterização dos filmes, determinando o índice de refração das amostras utilizando o Interferomêtro de Michelson com laser He-Ne (vermelho) de comprimento de onda de 632,8 nm. Notamos que o índice de refração do PMMA na amostra de referência aumentou gradativamente com as dopagens, o laser diodo na cor verde de comprimento de onda de 532 nm também foi utilizado e os resultados demostraram comportamentos similares. A Espectroscopia no Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR) foi realizada, observando o aparecimento de picos característicos dos elementos dopantes nas amostras e que esses picos aumentavam conforme a concentração de dopagem aumentava. A Difração de Raios-X (DRX) nos mostrou a incidência picos de cristalinidade referentes aos elementos dopantes em contraste com o espec... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: With the growing population demand for polymers has increased significantly, leading to scientific research aimed at adapting materials to our needs. PMMA or acrylic is widely used in our daily lives, being a very versatile material with applicability in several sectors. The purpose of this work was to produce an acrylic film [Poly (methyl-methacrylate)] which had a repeatability. Rare earth doping was performed, with Erbium Oxide and Ytterbium Oxide chosen as dopants in different concentrations of grams / mole per gram / mole (0% reference, 5%, 10%, 15% and 20%). After the characterization of the films, determining the refractive index of the samples using the Michelson Interferometer with He-Ne (red) laser of wavelength of 632.8 nm, we noticed that the refractive index of the PMMA in the sample of reference period increased gradually with doping, the green diode laser wavelength of 532 nm was also used and the results demonstrated similar behaviors. Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) was performed, observing the appearance of characteristic peaks of the dopant elements in the samples and that these peaks increased as the doping concentration increased. X-ray Diffraction (XRD) showed us the incidence of crystallinity peaks relative to the dopant elements in contrast to the normal PMMA spectrum demonstrating the insertion of the rare earths into the matrix structure. / Mestre