Insulina e o fator de crescimento semelhante à insulina-1 (IGF-1) afetam positivamente as funções cerebrais. O exercício físico é um mediador de adaptações do SNC, enquanto o envelhecimento pode ser considerado um fator de risco para o desenvolvimento de doenças neurodegenerativas. Neste trabalho investigamos o efeito do exercício físico, dieta hiperpalatável e envelhecimento no sistema insulina/IGF-1 em hipocampo de roedores. No trabalho onde utilizamos uma dieta hiperpalatavel, para mimetizar o estilo de vida ocidental, causou uma diminuição na passagem de IGF-1 pela barreira sangue cérebro devido ao aumento nos níveis de triglicerídeos séricos. Os trabalhos onde utilizamos camundongos/ratos envelhecidos para verificar os efeitos do sistema insulina/IGF-1no SNC mostraram que, apesar de ocorrer uma compensação do cérebro em aumentar o transporte de IGF-1 pela barreira sangue cérebro e aumento dos receptores em hipocampo, ocorreu uma diminuição da sinalização pós-receptor, assim como perda da melhora cognitiva induzida pela insulina em animais jovens que induziu a produção de fatores tróficos. Nossos resultados apontam que exercício físico aumenta a sensibilidade à insulina no hipocampo por aumentar a translocação e ativação do receptor de insulina e ativação nas proteínas intracelulares. Os resultados apontam para um efeito antioxidante da insulina em preparações de sinaptossoma de ratos quando estimulamos a respiração mitocondrial com succinato. Estes resultados demonstram que fatores ambientais afetam profundamente a ação de hormônios responsáveis pela manutenção da homeostasia cerebral. / Insulin and insulin like growth factor-1 (IGF-1) affect the brain function. Physical exercise is proposed as a neurotrophic factor, while aging is considered a key factor to neurodisease. In our work we analyze the effect of physical exercise, high palatable diet and aging in insulin/IGF-1 system in hippocampus of the mice. High palatable diet decreased the transport of IGF-1 in blood brain barrier (BBB) by increased in the serum levels of triglycerides. Aged mice/rats had decrease in insulin/IGF-1 system in brain. Aged mice try to compensate this impair in IGF-1 signaling by increase the transport of hIGF-1 in BBB and increased the levels of IGF-1 receptor in hippocampus, however the intracellular signaling were decreased in aged mice. Aged rats showed resistance to benefits effect of insulin in cognition. Physical exercise increases the insulin sensitivity in hippocampus by increase the translocation and activation of intracellular proteins. Moreover insulin showed an antioxidant effect in synaptossome of the rats. Our results pointing to environmental factors modulated the insulin/IGF-1 system and affect the brain function.

No início da década de 50 foi primeiramente descrito que mamíferos apresentam um período de hiporresponsividade ao estresse, durante o qual estímulos normalmente estressores não elicitam uma resposta clássica, com aumento de glicocorticóides circulantes. Desde então, tem-se estudado intervenções nesse período e efeitos na idade adulta. Algumas intervenções, consideradas severas, conseguem induzir resposta ao estresse, como separação maternal repetida (mais de 30 minutos por dia) e privação materna (separação da mãe por 24h ou mais). No entanto, intervenções moderadas, como a manipulação neonatal (separação acompanhada de manipulação gentil durante 1 a 10 minutos por dia), não desencadeiam resposta ao estresse, mas levam a uma série de alterações morfofuncionais e comportamentais, indicando que algum tipo de resposta às variações ambientais está presente. Existem muitos trabalhos descrevendo os efeitos a curto e longo prazo da manipulação neonatal, no entanto pouco se sabe sobre os mediadores de tais alterações. As citocinas imunológicas vêm sendo descritas como de grande importância para o funcionamento do sistema nervoso central (SNC), tanto em processos patológicos quanto fisiológicos. Estão presentes durante a formação e desenvolvimento do SNC desempenhando funções como indução da proliferação, migração e diferenciação celular. Nesse contexto, ao estudarmos o perfil citocinérgico no hipocampo de ratos manipulados até o 5º dia de vida pós-natal, encontramos aumento nos níveis de interleucina 1 beta (IL-1b) e redução nos níveis de interleucina 6. A IL-1b tem sido descrita como um importante indutor de neurogênese hipocampal em animais jovens e adultos, enquanto a interleucina 6 apresenta efeito oposto. Juntos, o aumento de IL-1b e a redução de IL-6 podem estar criando um ambiente favorável à proliferação celular hipocampal que, por sua vez, pode estar envolvido nas alterações cognitivas e de regulação do eixo hipotálamo-hipófise-adrenal encontradas em animais manipulados no período neonatal.

O exercício físico moderado e regular é considerado uma estratégia neuroprotetora promissora. Os mecanismos pelos quais o exercício físico altera a função cerebral não foram completamente esclarecidos. Nossa hipótese de trabalho foi que estas propriedades neuroprotetoras estejam relacionadas com o remodelamento da cromatina, especificamente alterando os níveis de acetilação de histonas através da modulação da atividade das enzimas Histona Acetiltransferase (HAT) e Histona Desacetilase (HDAC). O objetivo do estudo foi investigar o efeito do exercício na atividade da Histona Acetiltransferase (HAT) e Histona Desacetilase (HDAC) em hipocampo de ratos em diferentes tempos após o treinamento. Ratos Wistar machos adultos foram distribuídos em um grupo não-exercitado (sedentário) e um grupo exercitado em diferentes protocolos: sessão única de exercício (corrida de 20 min) e treinamento crônico de exercício (corrida de 20 min, uma vez por dia, durante duas semanas). Os efeitos do exercício na atividade da Histona Acetiltransferase (HAT) e Histona Desacetilase (HDAC) foram mensurados imediatamente, 1 h e 18 h após a sessão única ou após a última sessão do treinamento crônico de exercício, utilizando kits ELISA específicos. A sessão única de exercício reduziu a atividade da Histona Desacetilase (HDAC) e aumentou a atividade da Histona Acetiltransferase (HAT), bem como aumentou o balanço HAT/HDAC em hipocampos de ratos, imediatamente e 1 h após o exercício, indicando um estado de hiperacetilação de histonas. O treinamento crônico não alterou a atividade das enzimas Histona Acetiltransferase (HAT) e Histona Desacetilase (HDAC). As atividades das enzimas Histona Acetiltransferase (HAT) e Histona Desacetilase (HDAC) foram influenciadas pelo ritmo circadiano, uma vez que o balanço HAT/HDAC foi significativamente menor durante o período da manhã em comparação ao período da tarde. O exercício físico alterou a atividade das enzimas Histona Acetiltransferase (HAT) e Histona Desacetilase (HDAC) em hipocampos de ratos Wistar, apresentando efeito de curta duração. / Regular and moderate exercise has been considered a promising neuroprotective strategy. The mechanisms by which physical exercise alters brain function are not completely clear. Our work hypothesis was that these neuroprotective properties could be related to chromatin remodeling, specifically altering the histone acetylation levels through modulation of Histone Acetyltransferase (HAT) and Histone Desacetylase (HDAC) enzyme activities. The aim of the work was to investigate the effect of exercise on Histone Acetyltransferase (HAT) and Histone Desacetylase (HDAC) activities in rat hippocampus at different times after treadmill exercise. Adult male Wistar rats were assigned to a non-exercised (sedentary) group and an exercised group on different protocols: a single session of exercise (running for 20 min) and a chronic treadmill exercise (running once daily for 20 min, for 2 weeks). The effects of exercise on Histone Acetyltransferase (HAT) and Histone Desacetylase (HDAC) activities were measured immediately, 1 h and 18 h after the single session or the last session of chronic treadmill exercise using specific ELISA kits. The single session of exercise reduced the Histone Desacetylase (HDAC) activity and increased the Histone Acetyltransferase (HAT) activity, as well increased the HAT/HDAC balance in rat hippocampus, immediately and 1 h after exercise, indicative of histone hyperacetylation status. The chronic treadmill did not alter the Histone Acetyltransferase (HAT) and Histone Desacetylase (HDAC) enzymes activity. The Histone Acetyltransferase (HAT) and Histone Desacetylase (HDAC) enzymes activities were influenced by the circadian rhythm, since the HAT/HDAC ratio was significantly decreased in the early morning when compared to the afternoon. The physical exercise altered the Histone Acetyltransferase (HAT) and Histone Desacetylase (HDAC) enzymes activities in Wistar rats hippocampus, presenting short term effects.

Glicose é o principal substrato energético no SNC de mamíferos adultos, contudo o cérebro também é capaz de utilizar outros substratos, incluindo manose, frutose, galactose, glicerol, corpos cetônicos e lactato. Glicose é quase totalmente oxidada a CO2 e H2O, mas ela também é precursora de neurotransmissores, tais como glutamato, GABA e glicina. O metabolismo energético do SNC varia ontogeneticamente, visto o fato de que nas primeiras 2 horas após o nascimento, lactato é o seu principal substrato, glicose e corpos cetônicos servem como substratos nos 21 dias subseqüentes e, após este período, somente glicose predomina. A utilização de nutrientes é regulada de várias maneiras, tais como o transporte através das células endoteliais capilares, transporte através da membrana plasmática, variações na atividade enzimática e variações nas concentrações de nutrientes plasmáticos. Está bem estabelecido que a atividade funcional do SNC aumenta o metabolismo energético. Tal evento pode ser dependente da atividade da bomba Na+,K+-ATPase, a qual é requerida para restabelecer a homeostase iônica. O aumento da concentração de potássio extracelular de um nível basal 8-12 mM provoca excitação neuronal fisiológica. A concentração de potássio pode atingir 50-80 mM durante convulsões, isquemia ou hipoglicemia. O potássio liberado pela atividade elétrica é captado nos astrócitos através de processos dependentes e não dependentes de ATP. Neste estudo, observamos o efeito de diferentes concentrações de potássio extracelular (2.7, 20 e 50 mM), sobre a oxidação de glicose, frutose, manose e lactato a CO2 e a conversão a lipídios em córtex cerebral de ratos jovens (10dias) e adultos (60 dias). Considerando que a captação de deoxiglicose está relacionada com a atividade glicolítica, testamos a influência do potássio extracelular sobre este parâmetro. Os efeitos da ouabaína sobre a oxidação de glicose e captação de deoxiglicose foram testados para determinar se a influência de potássio extracelular era dependente da atividade da bomba Na+,K+-ATPase. Os efeitos da monensina (ionóforo de Na+) e bumetanide (inibidor do transportador de Na+/K+/2Cl-) foram também testados. O aumento da concentração de potássio extracelular aumentou a oxidação de glicose, frutose, e manose a CO2 em córtex cerebral de ratos adultos, contudo, este fenômeno não foi observado em ratos jovens. A oxidação de lactato aumentou com o aumento da concentração de potássio extracelular em ambos ratos jovens e adultos. Não houve diferença na oxidação de glicose e sobre a captação de deoxiglicose na presença de ouabaína. Monensina aumentou a captação de deoxiglicose em 2 minutos de incubação. Contudo, esta captação diminuiu em períodos de incubação de 1 hora e 10 minutos. Além disso, não houve efeito do bumetanide sobre o aumento causado pela alta concentração de potássio extracelular na oxidação de glicose.

Sabe-se que o sistema canabinóide endógeno está envolvido com os processos de formação e evocação da memória. Agonistas dos receptores CB1 exibem diferentes efeitos conforme a via de infusão, seja ela sistêmica, seja local, atingindo estruturas específicas do encéfalo. Neste estudo pretendemos estabelecer o perfil farmacológico-comportamental e eletrofisiológico do agonista CP55,940 quando administrado no hipocampo dorsal de ratos, estrutura em que há poucos estudos prévios com este fármaco: diferente de outros agonistas como a WIN55,212 e mesmo a pouco seletiva anandamida, o CP55,940 restringe-se a receptores canabinóides e chega a ser mais potente que o Δ9-THC, embora não discrimine entre os receptores CB1 (central) e CB2 (periférico). Os fármacos foram infundidos bilateralmente, em diferentes concentrações, na área CA1 do hipocampo, imediatamente após o treino ou antes do teste na tarefa de Condicionamento Aversivo ao Contexto (CAC), visando estudar seus efeitos, respectivamente, na consolidação e na evocação da memória. A CP55,940 pós-treino foi amnéstica apenas na concentração de 5 μg/μl, e esse efeito foi revertido pelo antagonista AM251, seletivo para CB1, em concentração sem efeito próprio, comprovando tal efeito dever-se à ação sobre os receptores CB1. O mesmo efeito foi observado 24h após o treino, na infusão pré-teste, se bem que agora a CP55,940 foi efetiva também em concentrações mais baixas, sugerindo que os receptores desse sistema endógeno tenham ficado mais sensíveis a seus ligantes em função do aprendizado; a seletividade por CB1 neste caso, porém, não ficou claramente atestada pois o efeito de 5 μg/μl de CP55,940 só foi revertido com uma concentração maior de AM251. Na eletrofisiologia, uma concentração de CP55,940 comparável à efetiva sobre a CAC (10μM), não foi capaz de inibir a indução da LTP, já que a potenciação só se sustentou por cerca de 30min – não passou de uma LTP. Esses resultados reforçam e diversificam estudos anteriores, inclusive de nosso grupo, que comprovam a participação dos receptores CB1 na formação e/ou evocação de novas memórias aversivas, bem como possíveis alterações plásticas na densidade desses receptores em função da experiência cognitiva, embora não necessariamente mediadas por eventos sinápticos plásticos como a LTP. / The endogenous cannabiboid system is known to be involved memory formation and retrieval processes. CB1 agonists may cause different effects according to the administration pathway, be it systemic or local/intrastructure. Here we try to establish the behavioral-pharmacologic and electrophysiologic profile of the agonist CP55,940 infused into the rat dorsal hippocampus, a structure less studied with this drug: different from other agonists such as WIN55,212 or even the poorly selective anandamida, CP55,940 sticks only to cannabinoid receptors and is more potent than Δ9-THC, but does not distinguish between central CB1 and peripherical CB2 receptors. The drug was infused bilaterally in different concentrations into the CA1 area of the hippocampus, right after training or pre-test in the Context Fear Conditioning (CFC) task, in order to study its effects upon memory consolidation and retrieval, respectively. Post-training CP55,940 was amnestic only at 5 μg/μl, and the CB1-selective antagonist AM251 reverted this effect in a concentration without action per se, which proves that the original effect is mediated by CB1 receptors. The same amnestic effect was observed 24h after training, in the pretest infusion, only that now CP55,940 was affective also with lower concentrations, suggesting that these receptors are now more sensitive to its endogenous ligands due to learning; CB1-selectivity, however, is not clearly proven here since 5 μg/μl of CP55,940 was reverted only by a higher concentration of AM251. In electrophysiology, a concentration of CP55,940 compatible with that found effective upon CFC (10μM), was not able to block LTP induction, since the potentiation was not sustained for more than 30min – it was only a STP. These results teinforce and diversify previous findings, including some from our own lab, that prove the involvement of CB1 receptors in memory consolidation and/or recall, as well as possible plastic changes in receptor density due to the cognitive experience, despite not necessarily mediated by plastic synaptic events such as LTP.

A linhagem de glioma de rato C6 tem sido amplamente utilizada para investigar vários aspectos da biologia celular. Esta linhagem apresenta variações morfológicas, bioquímicas e fisiológicas de acordo com o número de passagens em cultivo. Segundo a literatura, culturas de passagens recentes apresentam características similares a glioblastomas, enquanto que culturas de passagens tardias assemelham-se à astroglia madura. Devido a isso, muitos estudos têm utilizado a linhagem C6 como modelo celular de glioblastoma e de astrócitos para investigar parâmetros relacionados ao sistema glutamatérgico, como por exemplo, captação de glutamato. Entretanto, até o presente momento a caracterização e comparação desses parâmetros entre as culturas da linhagem C6 de passagens recentes e tardias ainda não foram avaliadas. O objetivo desta dissertação foi investigar e comparar alguns parâmetros do sistema glutamatérgico entre as culturas de C6 com passagens recentes e tardias. As passagens recentes apresentaram um conteúdo intracelular de [3H] derivado da captação de L-[3H]-Glu 55% maior quando comparadas às passagens tardias e ambas as culturas atingiram o platô a partir dos 120min de incubação. Além disso, ambas as culturas apresentaram, após incubação com glutamato, os mesmos níveis de incorporação de iodeto de propídeo. Este resultado indica que o menor nível intracelular de [3H] observado nas culturas de passagens tardias não se deve a uma alteração na permeabilidade ou integridade de membrana dessas células. Ambas as culturas expressam somente o transportador Na+ dependente de alta afinidade EAAC1 (carreador de aminoácido excitatórios 1), sendo que sua expressão total foi similar tanto nas culturas de passagens recentes quanto nas tardias. Para verificar se a captação de L-[3H]-Glu estava ocorrendo através de outro sistema de transporte, as culturas foram incubadas na presença ou ausência de PDC (L-trans-2,4--trans-Pyrrolidine-2,4-dicarboxylic acid ) ou TBOA (DL-threo-β-Benzyloxyaspartic acid). O tratamento com os inibidores reduziu de forma similar a captação de L-[3H]-Glu tanto nas culturas de passagens recentes quanto nas tardias, indicando que este aminoácido é captado principalmente através do transportador de alta afinidade EAAC1. Com relação à liberação de glutamato, observou-se que 50% da radioatividade incorporada na forma de L-[3H]-Glu foi liberada para o meio extracelular tanto nas passagens recentes quanto nas tardias após 2h de incubação. Este resultado pode estar relacionado com o estabelecimento do platô do conteúdo intracelular de [3H] observado após 120 min de captação de L-[3H]-Glu. Para investigar se a liberação de L-[3H]-Glu ocorreu via transporte reverso dos transportadores Na+ dependentes de alta afinidade, ambas as culturas foram incubadas na presença do inibidor não transportável TBOA. Não foi observada alteração no perfil de liberação de radioatividade intracelular nas culturas após incubação com TBOA. Para verificar se a metabolização do L-[3H]-Glu estaria relacionado com a diferença nos níveis intracelulares de [3H], ambas as culturas foram incubadas com o análogo não-metabolizável D-[3H]-Asp. Tanto as passagens recentes como as tardias apresentaram um aumento tempo-dependente do conteúdo de [3H] derivado da captação de D-[3H]-Asp, não atingindo o platô. Além disso, o bloqueio dos transportadores Na+ dependentes de alta afinidade por PDC ou TBOA reduziu a captação de D-[3H]-Asp em ambas as culturas, indicando que sua captação ocorreu principalmente através deste tipo de transporte. Além disso, diferentemente do observado com L-[3H]-Glu, apenas 10% do D-[3H]-Asp captado é liberado após 2h de incubação em ambas as culturas. Este resultado, juntamente com a não inibição por TBOA da liberação da radioatividade captada na forma de L-[3H]-Glu, indica que possivelmente o que está sendo liberado para o meio extracelular é um metabólito marcado com [3H] e não o próprio L-[3H]-Glu. Além disso, nas passagens tardias, o conteúdo de [3H] derivado da captação de D-[3H]-Asp foi menor quando comparado com as passagens recentes aos 60 e 120 min de incubação, sugerindo que as passagens recentes possuem intrinsecamente uma maior capacidade de transporte tanto de L-[3H]-Glu quanto de D-[3H]-Asp quando comparadas às passagens tardias. Os resultados dessa dissertação demonstram que as passagens recentes e tardias da linhagem de glioma C6 diferem na sua capacidade de acumular o [3H] derivado da captação de L-[3H]-Glu. A maior capacidade das passagens recentes da linhagem C6 em acumular a radioatividade não está relacionada a uma maior expressão dos transportadores de glutamato e nem a uma reduzida liberação de L-[3H]-Glu para o meio extracelular. Como conclusão, os resultados obtidos nesta dissertação indicam que o número de passagens deve ser considerado em futuros estudos que pretendam avaliar parâmetros relacionados ao sistema glutamatérgico utilizando a linhagem C6 como modelo celular. / Rat C6 lineage has been widely used to investigate several aspects of cell biology. This lineage presents morphological, biochemical and physiological variations according to number of passages in culture. Early passage cells exhibit characteristics similar to glioblastomas, whereas later passage cells resemble mature astroglia. Thus, many studies have been using C6 lineage as astroglial and glioma model to investigate several parameters related to glutamatergic system, such as glutamate uptake. However, the characterization and comparison of these parameters between C6 cultures at early and late passages have not been evaluated. Therefore, the aim of this study was to investigate and compare some glutamatergic system parameters between early and late passage C6 cells in cultures. Early passages have an L-[3H]-Glu-derived intracellular content of [3H] 55% higher when compared to later passages and both cultures reached plateau at 120 min. In addition, after incubation with glutamate, both cultures showed the same levels of propidium iodide incorporation. This result indicates that lower levels of intracellular [3H] in later passages are not due to an alteration of cellular membrane permeability. Both cultures expressed only the higher affinity Na+ dependent transporter EAAC1, and its total expression was similar in early and later passage cultures. To verify if L-[3H]-Glu uptake occurred through another kind of glutamate transport system, the cultures were incubated in the presence or absence of PDC or TBOA. Treatment with this inhibitors reduced the L-[3H]-Glu uptake in both cultures at same levels, indicating that glutamate is taken up mainly by the higher affinity transporter system. Regarding the release of glutamate, it was observed that 50% of the radioactivity incorporated as L-[3H]-Glu was released to extracellular medium in both early and late passages after 2 h of incubation. This result could be related to the establishment of the plateau observed after 120 min for intracellular content of [3H] derived from L-[3H]-Glu uptake. To investigate if the release of L-[3H]-Glu occurred trough reverse transport, both cultures were incubated in the presence of non-transportable inhibitor TBOA. There was no alteration of intracellular radioactivity release in cultures after incubation with TBOA. In order to verify if the metabolism of L-[3H]-Glu could be related to the differences in intracellular levels of [3H], both cultures were incubated with the non-metabolizable analogue D-[3H]-Asp. Early and late passage C6 cells showed a time-dependent increase in intracellular content of [3H] derived from D-[3H]-Asp uptake, without reaching the plateau. Moreover, blockade of Na+ dependent transporters of high affinity by PDC or TBOA reduced D-[3H]-Asp uptake in both cultures, indicating that uptake occurred mainly through EAAC1. Moreover, differently from L-[3H]-Glu, only 10% of D-[3H]-Asp captured is released after 2 h of incubation in both cultures. This result, taken together with the fact that TBOA did not inhibit the release of radioactivity captured as L-[3H]-Glu, indicates that a [3H]-metabolite is being released to extracellular medium and not L-[3H]-Glu itself. Moreover, in later passages, D-[3H]-Asp-derived intracellular content of [3H] was lower when compared to early passages at 60 and 120 min of incubation, suggesting that early passage C6 cells intrinsically have a greater capacity to transport both L-[3H]-Glu and D-[3H]-Asp when compared to later passages. This study demonstrates that early and late passage C6 cells differ in their ability to accumulate L-[3H]-Glu-derived intracellular content of [3H]. From 60 min of incubation, early passages have an intracellular content of [3H] derived from L-[3H]-Glu uptake 55% higher in relation to later passages. This increased capacity is not related to a higher expression of glutamate transporters nether nor by reduced release of L-[3H]-Glu to extracellular medium. In conclusion, our results indicate that the number of passages should be considered in future studies that intent to evaluate parameters relating to glutamatergic system using Rat C6 lineage as cell model.

Resumo não disponível

Fora o papel de micronutriente essencial à manutenção da fisiologia celular de mamíferos, a vitamina A é utilizada como fármaco no tratamento de patologias que vão desde distúrbios dermatológicos até certas formas de câncer. Embora a utilização de vitamina A na clínica venha sendo considerada segura, trabalhos mostram que a toxicidade exercida pela vitamina A atinge praticamente qualquer tecido, com conseqüências que podem comprometer a qualidade de vida do paciente. Além disso, o consumo inadvertido de vitamina A na forma de ésteres de retinol (palmitato de retinol, acetato de retinol) adicionados a alimentos colabora para a aquisição de mais vitamina A além daquilo recomendado para a vida saudável. Alguns estudos mostram que, a nível cognitivo, a ingestão excessiva de vitamina A pode levar à irritabilidade, distúrbios do sono, distúrbios alimentares, ansiedade, déficits de aprendizado e de memória, depressão e tentativa de suicídio. No entanto, embora estes efeitos sejam alarmantes e, mais preocupante, possam atingir indivíduos que não têm histórico de doença mental na família, não se tem uma clara visão acerca dos mecanismos envolvidos no desenvolvimento destes males. Então, decidimos investigar, neste trabalho, as conseqüências de uma suplementação com vitamina A na forma de palmitato de retinol nas doses de 1000, 2500, 4500 e 9000 UI/kg.dia-1 por 28 dias sobre os estados redox e bioenergético de regiões cerebrais envolvidas em disfunções neuropsiquiátricas como ansiedade e depressão (substantia nigra, estriado, hipocampo, hipotálamo, córtex frontal, córtex cerebral total e cerebelo) em ratos Wistar machos adultos (3 meses). Ainda, analisamos o imunoconteúdo de α- e β- sinucleínas, bem como o do receptor para produtos terminais de glicação avançada (RAGE) e do receptor dopaminérgico D2. Também avaliamos o efeito da vitamina A sobre a quantidade de fator de necrose tumoral-α (TNF-α) e o destino celular via ativação das enzimas pró-apoptóticas caspase-3 (via intrínseca) e caspase-8 (via extrínseca). Além destes parâmetros, observamos o comportamento dos animais em campo aberto e em três tarefas diferentes de abordagem de depressão. Encontramos disfunção mitocondrial considerando a cadeia transportadora de elétrons, aumento na quantidade de α-sinucleína e de RAGE, diminuição no nível de receptor D2 e aumento na atividade de caspase-3. A nível comportamental, a suplementação com vitamina A induziu ansiedade, mas não depressão neste modelo experimental. Assim, tais alterações, algumas vezes globais no sistema nervoso central (SNC) dos animais, podem ter um importante papel no desenvolvimento de distúrbio cognitivo, como ansiedade e, provavelmente, possa causar uma facilitação para o estabelecimento de futura neurodegeneração e declínio cognitivo. / In addition to the role of essential micronutrient to the maintenance of mammalian cells physiology, vitamin A has been utilized as an alternative drug during therapy of diseases that vary from dermatological disturbances to some types of cancer. Even thought the clinical utilization of vitamin A has been take as safe, some works demonstrate that the toxicity elicited by vitamin A affects virtually any tissue, leading to decreased life quality. Furthermore, inadvertent intake of vitamin A through vitamin A esters added to food facilitates the acquisition of excessive vitamin A. Some studies have shown that excessive vitamin A intake may induce cognitive decline, including irritability, sleep disturbances, metabolic impairments, anxiety, decreased capacities to learn and memory, depression, and suicide ideation. Nevertheless, even thought the alarming effects seen here and, more concerning, may affect subjects without prior clinical history to mental illness, the mechanisms around the development of such effects are not completely understood. Then, we decided to investigate here the consequences of vitamin A supplementation as retinol palmitate at 1000, 2500, 4500, or 9000 IU/kg.day-1 for 28 days on redox and bioenergetics states in cerebral regions that may be affected during neuropsychiatric dysfunctions, for instance anxiety and depression (substantia nigra, striatum, hippocampus, hypothalamus, frontal cortex, total cerebral cortex, and cerebellum), in adult male Wistar rats (90 days old). Moreover, we analyzed the amount of α- e β-synucleins, as well as that of receptor for advanced glycation end products (RAGE) and dopaminergic receptor D2. We also investigated the effect of vitamin A supplementation on tumor necrosis factor-α (TNF-α) levels and, regarding cell fate, we quantified caspase-3 (intrinsic pathway) and caspase-8 (extrinsic pathway) enzyme activity, which are pro-apoptotic enzymes. In addition to these molecular parameters, we have observed rat behavior in an open field apparatus and during three different tasks related to the study of depression. Overall, we found mitochondrial dysfunction regarding the mitochondrial transfer chain, increased amounts of α-synuclein and RAGE, decreased D2 levels, and increased caspase-3 enzyme activity. Regarding rat behavior, vitamin A supplementation induced anxiety-like behavior, but not depressionrelated behavior in this experimental model. Concluding, the effects elicited by vitamin A supplementation, which were observed to affect virtually any rat brain region investigated here, may take an important role during cognitive impairment, as for example anxiety, and it is plausible that this vitamin may induce a facilitation to future neurodegeneration and cognitive decline.

Animais tolerantes à anoxia são essenciais para o estudo dos mecanismos capazes de proteger tecidos sensíveis, como o coração e o sistema nervoso, de períodos de reduzida disponibilidade de oxigênio. Por ser um animal terrestre tolerante às reduções ambientais na tensão de oxigênio, o caracol Megalobulimus abbreviatus representa um excelente modelo para a análise da tolerância do sistema nervoso à anoxia. No presente estudo foram avaliados diferentes parâmetros do metabolismo do sistema nervoso central (SNC) de caracóis submetidos aos períodos de 3 h ou 12 h de anoxia e ao período de 15 h de reoxigenação após 3 h de anoxia. Além disso, foi analisada a possível existência de ritmicidade circadiana na atividade da forma ativa da enzima glicogênio fosforilase (GFa) e na concentração de glicose hemolinfática. Os resultados destes estudos demonstraram que a maior atividade GFa nos gânglios cerebrais de M. abbreviatus, assim como os níveis mais elevados de glicose hemolinfática do caracol ocorrem no início da escotofase, período de maior atividade comportamental do caracol. A partir desses resultados, foi necessária a utilização de um grupo controle para cada um dos períodos experimentais de anoxia analisados, evitando erros relativos ao período do dia em que os grupos anoxia ou recuperação foram dissecados. A anoxia não causou mudanças na captação de glicose nem na capacidade de síntese de glicogênio do SNC do caracol. Porém, a ausência de oxigênio causou uma redução na atividade das enzimas glicogênio sintase (GS) e glicogênio fosforilase (GF), o que pode sugerir a ativação de um mecanismo de depressão metabólica. Em relação ao metabolismo oxidativo, enquanto a oxidação dos substratos glicose e piruvato manteve-se constante durante a anaerobiose, a atividade da enzima citocromo oxidase (COx) apresentou uma regionalização. Enquanto a região neuropilar central dos gânglios cerebrais apresentou uma redução da atividade COx, as regiões do lobo pedal e do neuropilo lateral mantiveram a atividade enzimática basal, mesmo após 12 h de ausência de oxigênio. Esses resultados, juntamente com a falta de redução na oxidação de glicose e piruvato, sugerem a existência de alguma forma de estoque de oxigênio em M. abbreviatus, capaz de manter o metabolismo oxidativo tecidual mesmo durante a anoxia. O SNC do caracol apresentou uma alta atividade das enzimas antioxidantes catalase (CAT) e superóxido dismutase (SOD), e isto pode ser importante para evitar a geração de qualquer estresse oxidativo durante os constantes ciclos de anoxia/reoxigenação aos quais o animal está submetido no ambiente. Apesar de um pequeno aumento na imunorreatividade ao GABA, verificado nos corpos neuronais às 3 h de anoxia, não ocorreram alterações relativas ao neurotransmissor nas regiões neuropilares dos gânglios cerebrais. Esses resultados não apóiam a hipótese de que o GABA possa estar envolvido nos mecanismos de controle do processo de depressão metabólica em moluscos. De qualquer forma, o caracol M. abbreviatus está bem adaptado às situações de anoxia e reoxigenação, desde que não foi verificada qualquer mortalidade no presente estudo. Sem dúvida, a adaptação às condições anóxicas e de reoxigenação deve depender de um equilíbrio entre a estabilização de algumas variáveis metabólicas e a modificação de outras, como foi observado no presente estudo, mantendo a homeostase do SNC do caracol durante estes períodos. / Anoxia-tolerant animal models are crucial to understand the protective mechanisms available in the tissues sensitive to anoxia, like brain and heart. The snail Megalobulimus abbreviatus is an anoxia-tolerant land snail that has been used as an experimental model to study the effects of anaerobiosis on the nervous system. In the present study, different parameters of the nervous system metabolism were analyzed in animals submitted to anoxia for 3 h or 12 h and animals exposed to a 15 h aerobic recovery period. Moreover, it was analyzed the possible existence of circadian rhythms in the activity of glycogen phosphorylase and in hemolymph glucose levels. The results showed higher phosphorylase activity and hemolymph glucose levels during the scotophase, a period of behavioral activity of these nocturnal snails. Thus, in order to avoid circadian metabolic variations during anoxia experiments, it was used a control group specific to each anoxia experimental period. The anoxia treatment did not alter the glucose uptake and glycogen synthesis in the central nervous system of the snail. However, that condition induces a reduction of the glycogen phosphorylase and glycogen synthase activities, which suggest a possible metabolic arrest. The rates of glucose and piruvate oxidation remain constant during anoxia, but the cytochrome oxidase (COx) activity was variable in the different cerebral regions analyzed. There was a decrease in COx activity in the central neuropil. However, the somata and lateral neuropil of the pedal lobe maintained the COx activity ever after 12 h of anaerobiosis. These results suggest the existence of an oxygen store that supplies the aerobic metabolism even in anoxia. The CNS of the snail showed a high activity of the catalase and superoxide dismutase. These antioxidant enzyme levels could be important to avoid the oxidative stress during the anoxia/reoxygenation cycles. The GABAimmunoreactivity increases in the neuronal somata at 3 h of anoxia. However, in the neuropilar regions no changes were observed in the GABA immunoreactivity. A role for the GABAergic system in the metabolic depression in this snail deserves further investigation. Anyway, Megalobulimus abbreviatus is adapted to anoxic and reoxygenation conditions because no mortality was verified. Undoubtedly, this adaptation depends on balance between stabilization and changes of some variables. This pattern of response maintains the CNS homeostasis during the anaerobiosis and reoxygenation.

O principal objetivo dos experimentos apresentados nesta tese foi investigar o envolvimento dos receptores do peptídeo liberador de gastrina (GRPRs) hipocampais nos processos de extinção e reconsolidação da memória e em um modelo de amnésia associado à doença de Alzheimer. No Capítulo I foram avaliados os efeitos do bloqueio do GRPR na extinção da memória aversiva. Ratos Wistar machos foram treinados na tarefa de esquiva inibitória e retornaram repetidamente ao contexto da sessão de treino sem choque durante três dias seguidos. A infusão no hipocampo dorsal de um antagonista dos GRPRs ou anisomicina, inibidor da síntese protéica, imediatamente após a primeira sessão de teste inibiram a extinção da memória. Estas drogas não tiveram o mesmo desempenho nas sessões subseqüentes quando a primeira sessão da extinção (primeiro dia após o treinamento) foi omitida. Os resultados indicam que os GRPRs estão envolvidos na extinção da memória motivada por medo no hipocampo.No Capítulo II foi avaliado o possível papel do GRPR e do receptor de glutamato do tipo N-metil-D-aspartato (NMDAR) em processos associados à reconsolidação da memória. Os resultados mostraram que a inativação de GRPR pelo antagonista RC-3095 ou de NMDARs hipocampais pelo antagonista ácido aminofosfonopentanoico (AP5), após a reativação da memória, prejudica temporariamente a retenção. Entretanto, o prejuízo da memória induzido por RC-3095 ou AP5 pós-reativação foi transitório e voltou aos níveis dos ratos-controle em um teste subseqüente 3 dias após o treino. O efeito das drogas se deu apenas após a reativação da memória, e não na ausência da mesma. Estes resultados fornecem a primeira evidência que a inativação de GRPR após areativação pode prejudicar a memória. No Capítulo III nós investigamos o efeito da ativação dos GRPRs em um modelo de amnésia associado à doença de Alzheimer. Os ratos receberam infusão bilateral de bombesina, agonista GRPR, ou salina 10 min antes do treino na tarefa de esquiva inibitória, e peptídeo β-amilóide (25-35) ou água destilada imediatamente após o treino. A infusão intrahipocampal pós-treino do peptídeo β-amilóide (25-35) induziu um prejuízo significativo na retenção da memória na tarefa de esquiva inibitória. A infusão pré-treino de bombesina previniu o prejuízo da retenção da memória induzido pelo peptídeo β-amilóide (25-35). O resultado indica que os agonistas de GRPR podem previnir os prejuízos da memória causados pelo peptídeo β-amilóide (25-35) no hipocampo. / The main purpose of the research presented in this thesis was to evaluate the involvement of hippocampal gastrin-releasing peptide receptors (GRPRs) in extinction and reconsolidation of fear memory, as well as the effects of GRPR activation in a rat model of memory dysfunction associated with Alzheimer’s disease (AD). In Chapter 1, we evaluated the possible involvement of the GRPR in extinction of memory for aversive training. Male Wistar rats were trained in inhibitory avoidance (IA) conditioning and then returned repeatedly to the training context without shock on a daily basis for 3 days. Infusion of the GRPR antagonist RC-3095 or the protein synthesis inhibitor anisomycin into the CA1 area of the dorsal hippocampus immediately after the first extinction session blocked extinction. These drugs did not affect performance in subsequent sessions when the first extinction session (1 day after training) was omitted.The results provide the first evidence that hippocampal GRPRs are involved in memory extinction. In Chapter 2, we evaluated the possible role of hippocampal GRPRs and glutamate N-methyl-D-aspartate receptors (NMDARs) in reconsolidation-like processes. We show that inactivation of hippocampal GRPRs or NMDARs after memory reactivation temporarily disrupts retention of IA memory.Post-retrieval intrahippocampal infusion of the GRPR antagonist RC-3095 or the NMDAR antagonist aminophosphonopentanoic acid (AP5) produced an impairment of IA performance tested 2 days after training in rats. However, the memory impairment induced by postretrieval RC-3095 or AP5 was transient and recovered to levels of control rats in a subsequent test 3 days after training. The drug effects were only present after memory reactivation and not in the absence of reactivation. The findings provide the firstevidence that GRPR inactivation after memory retrieval can impair memory. In Chapter 3, we verified whether GRPR activation would affect IA memory retention in a rat model of memory dysfunction associated with AD. Rats were given bilateral infusions of the GRPR agonist bombesin or saline 10 min before IA training, and β-amyloid peptide (25- 35) or distilled water immediately after training. Posttraining intrahippocampal infusion of β-amyloid peptide (25-35) induced a significant impairment of IA retention. Pretraining infusion of an otherwise ineffective dose of bombesin prevented the β-amyloid peptide (25-35)-induced retention impairment. The result indicates that GRPR agonists can prevent memory impairments elicited by β-amyloid peptide (25-35) in the hippocampus.