Made available in DSpace on 2015-05-22T12:36:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000468512-Texto+Completo-0.pdf: 640053 bytes, checksum: f4131c44544f4d4546887f47ed4c8c6a (MD5) Previous issue date: 2015 / Iron is essential in the neonatal brain for normal neurological development and for establishment of the concentration of iron in the adult brain, as iron absorption is greatest during the neonatal period. It is believed that iron overload contributes to the development of neurodegeneration, the exacerbation of the normal apoptosis rates, largely due to its participation in the Fenton reaction and production of reactive oxygen species. Previous studies in our laboratory have shown that treatment with iron in the neonatal period worsens the memory, as well as an increase in oxidative stress parameters and levels of apoptotic proteins. Recently, we have also demonstrated that this treatment reduces synaptophysin levels (a synaptic marker) in the rats hippocampus. Mitochondria are involved in this process because they are considered the main intracellular source of superoxide anion and the main target of attack by free radicals. They are highly dynamic organelles that bind (fusion) and divide (fission) in response to environmental stimuli, developmental status and energy needs of the cells. Mitochondria are widely distributed in all neurons, but mitochondria subpopulations are enriched pre-synaptically in nerve terminals and post-synaptically in dendrites. In addition, they have been implicated in the pathogenesis of a wide variety of neurodegenerative diseases where synapses are known to be the main target. Sulforaphane is a natural compound that has been studied since the 1980s and considered to possess antioxidant and anti-inflammatory properties. This study aims to investigate the effects of treatment with Sulforaphane in adulthood on memory deficits and changes in markers of mitochondrial function, DNML1 and OPA1, and synaptic marker synaptophysin induced by neonatal iron treatment. Male Wistar rats received, orally, vehicle or carbonyl iron (30mg / kg) from the 12th to the 14th postnatal day. In order to evaluate the effects of acute Sulforaphane treatment on memory, rats were trained in the object recognition task and received one single intraperitoneal injection of Vehicle or Sulforaphane (0. 5 or 5 mk/kg) immediately after training. To evaluate the effects of Sulforaphane chronic treatment on memory, rats received vehicle or Sulforaphane (0. 5 or 5 mg / kg) for 14 days every other day, and were trained in the object recognition task 24 h after the last injection. The memory analysis was performed using the recognition index, expressed as the ratio between the amount of time spent in exploring the new object on the total time spent exploring both objects. DNML1, OPA1, and synaptophysin levels in the hippocampus were quantified by Western blotting. The quantification of protein was performed by measuring the density of the individual bands, normalized by β-actin density. Data were analyzed by comparing the averages for analysis of variance (ANOVA), with p <0. 05 considered statistically significant. Our results showed that acute treatment with Sulforaphane (0. 5 mg / kg) did not improve memory but at a dose of 5 mg / kg it was able to restore the memory deficits induced by iron. Chronic treatment with Sulforaphane, at both doses, also recovers the memory in rats treated with iron in the neonatal period. Sulforaphane at the dose of 5 mg/kg also recovers DNM1L mitochondrial alteration and synaptophysin in the hippocampus, confirming a possible neuroprotective role for this compound. / O ferro é essencial no cérebro neonatal para o desenvolvimento neurológico normal e para o estabelecimento da concentração de ferro no cérebro adulto, já que a absorção de ferro é máxima durante o período neonatal. Acredita-se que a sobrecarga de ferro contribua para o desenvolvimento da neurodegeneração, na exacerbação das taxas normais de apoptose, em grande parte devido à sua participação na reação de Fenton e produção de espécies reativas de oxigênio. Estudos prévios em nosso laboratório demonstraram que o tratamento com ferro no período neonatal piora a memória, bem como aumento em parâmetros de estresse oxidativo e em níveis de proteínas apoptóticas. Recentemente, também demonstramos que esse tratamento reduz os níveis de sinaptofisina (um marcador sináptico) em hipocampo de ratos. As mitocôndrias estão envolvidas neste processo por serem consideradas a fonte intracelular principal do ânion superóxido bem como o alvo principal de ataque de radicais livres. São organelas altamente dinâmicas que se unem (fusão) e se dividem (fissão) em resposta a estímulos ambientais, status de desenvolvimento, e as necessidades energéticas das células. As mitocôndrias são amplamente distribuídas por todos os neurônios, porém subpopulações de mitocôndrias são enriquecidas pré-sinapticamente nos terminais nervosos e pós-sinapticamente nos dendritos. Além disso, estas têm sido implicadas na patogênese de uma ampla variedade de doenças neurodegenerativas, onde sinapses são conhecidas por serem o alvo principal. O Sulforafano é um composto natural que vem sendo estudado desde a década de 1980 e considerado por possuir propriedades antioxidantes e anti-inflamatórias.O presente trabalho visa investigar os efeitos do tratamento com Sulforafano na idade adulta sobre os déficits de memória e sobre alterações em marcadores da função mitocondrial, DNML1 e OPA1, e marcador sináptico sinaptofisina, induzidos pelo tratamento neonatal com ferro. Os ratos Wistar machos receberam, por via oral, veículo ou ferro carbonila (30mg/kg) do 12º ao 14º dia pós-natal. Na idade adulta, para a avaliação dos efeitos do tratamento agudo com Sulforafano sobre a memória, os animais foram treinados na tarefa de reconhecimento de objeto e receberam uma única injeção, por via intraperitoneal, de veículo ou Sulfarafano (0,5 ou 5 mg/kg) imediatamente após o treino. Para a avaliação dos efeitos do tratamento crônico com Sulforafano sobre a memória, os animais foram tratados com veículo ou Sulfarafano (0,5 ou 5 mg/kg) durante 14 dias, em dias intercalados e treinados na tarefa de reconhecimento de objeto 24 horas após a última injeção. A análise de memória foi realizada através do índice de reconhecimento, expresso pela razão entre a quantidade de tempo gasto na exploração do objeto novo sobre o tempo total gasto explorando ambos os objetos. Os níveis protéicos de DNML1, OPA1 e sinaptofisina no hipocampo foram quantificados através de Western blotting. A quantificação das proteínas foi realizada através da medida das densidades das bandas individuais, normalizadas pela densidade de β-actina. Os dados foram analisados através das comparações entre as médias por análise de variância de uma via (ANOVA), sendo o p<0,05 considerado estatisticamente significativo. Nossos resultados mostraram que o tratamento agudo com Sulforafano (0,5 mg / kg) não melhora a memória mas na dose de 5 mg/kg foi capaz de restaurar a memória e no tratamento crônico com Sulforafano, ambas as doses recuperam a memória em ratos tratados com ferro no período neonatal. O Sulforafano na dose de 5 mg/kg também recupera os danos mitocondriais causados na DNM1L e sinaptofisina no hipocampo, corroborando com um possível papel neuroprotetor para esse composto.

Made available in DSpace on 2015-05-22T12:36:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000468720-Texto+Completo-0.pdf: 6747791 bytes, checksum: dc8f03c538738774e24f74700ad72365 (MD5) Previous issue date: 2015 / New animal models for neurodegenerative diseases study are necessary for the knowledge of molecular mechanisms and behavioral patterns involved on the progression of dementias as Alzheimer’s Disease (AD) as well as for new therapies development. We characterized four neurodegenerative approaches including: (1) ß-amyloid(1-42) peptide injection, one of the hallmark proteins of patients with AD. In this model, we observed that intra-ventricular brain injection of ß-amyloid soluble oligomers in 24hpf embryos caused an increase in tau phosphorylation followed by cognitive deficits at 5dpf, both results being reversed by Lithium treatment, a tau kinase (GSK-3ß) inhibitor. (2) The inhibition of exon 8 splicing of Presenilin-1, protein responsible for the Amyloid Precursor Protein (APP) cleavage, was achieved using Morpholino oligonucleotides. This approach caused a dysfunction of Presenilin-1, characteristic of patients with the familiar form of AD, that disturbed cognitive behavior and caused morphological phenotype similar to the ones observed by modifications of Notch pathway. We also developed two transgenic animals, (3) one overexpressing through a heat-shock promoter the ß-amyloid protein. These animals when exposed to a temperature of 37ºC activate the heat-shock protein expression and as a consequence amyloid-ß protein, one of the hallmark proteins of AD. The second transgenic animal (4) we knocked-out the Appb gene using TALEN as a genetic manipulation technic. This model will provide a better understanding of Appb function during animal development and AD progression. Those four animal models include features suggesting that, when used separately or in combination, can hereafter elucidate those pathways interactions and clarify the cellular and molecular mechanism associated with cognitive deficits during Alzheimer’s disease progression. With these models we were able to characterize zebrafish as a potential animal model, not just for understanding the role of those proteins over neurodegenerative process, but also on their normal functions in the system. Besides that, zebrafish have been used for a few years in pharmacological tests, and the development of animal models for Alzheimer’s disease as ours, make this animal a robust model for development of new treatments for this and other diseases. / Novos modelos para o estudo de doenças neurodegenerativas são necessários para a caracterização dos mecanismos moleculares e comportamentais envolvidos na progressão de demências como a Doença de Alzheimer (DA), além de serem importantes para a identificação de novos alvos com potencial terapêutico. Aqui caracterizamos quatro abordagens neurodegenerativas incluindo: (1) A injeção do peptídeo ß-amilóide(1-42), uma dos principais peptídeos alterados em pacientes com DA. Neste modelo observamos que a injeção de oligômeros solúveis de ß-amilóide no ventrículo cerebral de embriões de 24hpf causou um aumento na fosforilação da proteína tau em resíduos de estágios iniciais da DA acompanhados por déficit cognitivo aos 5dpf, ambos revertidos pelo tratamento com Lítio, inibidor da enzima GSK-3ß que fosforila tau. (2) Realizamos também a inibição do splicing do éxon 8 da proteína Presenilina-1, membro do complexo gama-secretase que é responsável pela clivagem da Proteína Precursora do Amilóide (APP), através do bloqueio com oligonucleotídeos Morfolinos. Esta abordagem causou uma alteração na funcionalidade da Presenilina-1, característica de pacientes com a forma familiar da DA, comprometendo a cognição dos animais e ocasionando alterações morfológicas similares às causadas pela modificação da via Notch. Também realizamos a produção de dois animais transgênicos, o primeiro (3), superexpressando a proteína ß-amilóide através de um promotor heat-shock. Estes animais quando expostos a uma temperatura de 37ºC ativam a expressão das proteínas heat-shock e por consequência a expressão da proteína ß-amilóide, que como dito anteriormente é uma das principais alterações em pacientes com a DA.O segundo (4), inibindo a expressão da APP através da técnica de manipulação genética utilizando TALEN. Este ultimo modelo irá fornecer informações importantes sobre a participação desta proteína durante desenvolvimento e a progressão da DA. Estes quatro modelos abrangem características que sugerem que, quando usados separadamente ou em combinação, poderão contribuir tanto na elucidação de mecanismos celulares e moleculares associados a déficits cognitivos quanto nas interações destas vias com a DA. A possibilidade de desenvolver modelos complementares com abordagens diversas em um mesmo organismo confirma o potencial do zebrafish não só para o entendimento da participação destas proteínas no processo neurodegenerativo mas também em suas funções normais no sistema nervoso.

Made available in DSpace on 2015-04-30T14:03:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000467154-Texto+Completo-0.pdf: 7061163 bytes, checksum: 094a6255137e152d52395cd63a9b0ee4 (MD5) Previous issue date: 2015 / Alzheimer disease (AD) and Parkinson disease (PD) are the two most common neurodegenerative disorders affecting around 35 and 10 million people worldwide, respectively. These disorders are characterized by neuronal protein deposits and progressive loss of function or structure of central nervous system (CNS). Studies have shown that purinergic system is involved in mechanisms associated with neurodegenerative diseases such as AD and PD. The purinergic signaling is meditated by ATP and adenosine through activation of purinoceptors P2 and P1, respectively. The nucleotide and nucleoside levels are modulated by the action of the ectonucleotidase family, especially by ecto-Nucleoside triphosphate diphosphohydrolases (NTPDases) and ecto-5´-nucleotidase (EC-5´-Nt). These enzymes hydrolyze ATP to adenosine, which is subsequently deaminated by the enzyme Adenosine Deaminase (ADA) to inosine. Adenosine is described as an important neuromodulator and neuroprotective of CNS, and its modulation has proven to be a promising alternative for the treatment of neurodegenerative diseases. Thus, this study aims to evaluate behavioral parameters in models of cognitive impairment induced by scopolamine, 6-hydroxydopamine, and paraquat in zebrafish and study the possible effect of these models on the purinergic system. Our results, using a model of pharmacological cognitive impairment induced by scopolamine in adult zebrafish, showed that selective and non-selective inhibitors of adenosine receptors (Caffeine, ZM241385, and DPCPX) prevented the cognitive deficit induced by scopolamine. The same results were found for the adenosine transporter inhibitor (dipyridamole), and ADA inhibitor (EHNA). These data support the hypothesis of adenosinergic signalling can modulate memory mechanisms. We also developed a new experimental model of neurodegeneration by treating adult zebrafish chronically with paraquat herbicide (Pq) that results in symptoms of PD. Treatment consisted of six ip. injections of Pq in doses of 10 or 20 mg/kg and each injection was administered every three days. Locomotor behavior was assessed 24 hours after each injection and showed a decrease in both doses. The turn angle was also evaluated and showed difference between the doses administered compared to control group. Non-motor behaviors such as anxiety and social interaction were not significantly different after chronic treatment with Pq. However, after Pq exposure, the animals showed a deficit in Y-maze task memory. Apart from the behavioral data, our results presented an increase on dopamine levels, whereas DOPAC decreased in the experimental group showing change in dopamine metabolism. The amount of tyrosine hydroxylase demonstrated no significant difference between control and treated fish; however, dopamine transporter expression decreased in the group treated with 10 mg/kg Pq, and there was no change at the highest dose. Our study also evaluated the effect of chronic exposure of Pq and 6-hydroxydopamine (6-OHDA) neurotoxins, commonly used as an animal model of PD, on extracellular nucleotide and nucleoside metabolism. Two doses of 6-OHDA were tested, 25 and 50 mg/kg, and the animals were sacrificed at six days after exposure. Our data showed no changes in ectonucleotidase activities or ATP, ADP and AMP levels after exposure to Pq. However, a decrease of extracellular adenosine and increase in inosine levels were observed when compared to the control group. The 6-OHDA treatment did not affect the activity of NTPDase, EC-5´-Nt, and ATP levels in both tested doses. In contrast to the previous results, ADP levels were different for each dose used, while the AMP levels decreased in both doses. The adenosine and inosine showed an increase in both doses of 6-OHDA tested in zebrafish brains. These data suggest that the purinergic system can be modulated differently in experimental animals with symptoms of Parkinson's disease. In addition, this study also presented a new model of neurodegeneration using the Pq and confirms the involvement of purinergic system on neurodegeneration as well as its pharmacological potential in neurodegenerative diseases. / As doenças neurodegenerativas mais prevalentes são a doença de Alzheimer (DA) e a doença de Parkinson (DP) afetando cerca de 35 e 10 milhões de pessoas no mundo, respectivamente. Essas patologias são caracterizadas pelo depósito de proteínas em células neuronais e pela perda progressiva da função ou estrutura no sistema nervoso central (SNC). Estudos têm mostrado que o sistema purinérgico está envolvido nos mecanismos relacionados a DA e DP. A sinalização purinérgica é mediada pela ação do ATP e da adenosina através da ativação dos receptores P2 e P1, respectivamente. Os níveis de nucleotídeos e de nucleosídeos são modulados pela ação enzimática das ectonucleotidases, especialmente pela ecto-nucleosídeo trifosfato difosfoidrolases (NTPDases) e ecto-5'-nucleotidase (EC-5´-Nt). Estas enzimas hidrolisam ATP em adenosina, que é subsequentemente desaminado pela enzima adenosina deaminase (ADA) a inosina. A adenosina é descrita como importante neuromodulador e neuroprotetor do SNC e sua modulação tem se mostrado uma alternativa promissora para o tratamento de doenças neurodegenerativas. Com isso, este estudo visa avaliar parâmetros comportamentais em modelos de déficit cognitivo induzidos por escopolamina, por 6-hidroxidopamina e por paraquat em peixe-zebra, e estudar o possível efeito desses modelos sobre o sistema purinérgico. Nossos resultados, utilizando o modelo farmacológico de déficit cognitivo induzido por escopolamina em peixe-zebra adulto, mostraram que os inibidores seletivos e não seletivos dos receptores de adenosina (Cafeína, ZM241385 e DPCPX) preveniram o déficit causado pela escopolamina. Os mesmos resultados foram encontrados para o inibidor do transportador de adenosina (dipiridamol) e inibidor da ADA (EHNA). Esses dados suportam a hipótese de que a sinalização adenosinérgica pode modular o processamento da memória. Nosso estudo também caracterizou um novo modelo experimental de neurodegeneração, tratando peixes-zebra adultos cronicamente com paraquat (Pq), herbicida associado aos sintomas da DP. O tratamento consistiu de seis injeções intraperitoniais nas doses de 10 ou 20 mg/kg a cada três dias. O comportamento locomotor foi avaliado 24 horas após cada injeção e mostrou uma diminuição em ambas as doses. O ângulo de giro também foi avaliado 24 horas após cada injeção e demonstrou diferença entre as doses administradas. Comportamentos não motores como ansiedade e interação social não apresentaram diferença significativa após o tratamento crônico com Pq. No entanto, os animais tratados com Pq demonstraram déficit de memória em tarefa de labirinto em Y comparados com o grupo controle. Além dos dados comportamentais, nossos resultados mostraram um aumento nos níveis de dopamina, enquanto os de DOPAC diminuíram nos animais tratados com Pq, mostrando mudança no metabolismo. Já a tirosina hidroxilase não apresentou diferença significativa entre animais do grupo controle e tratados, porém a expressão do transportador de dopamina diminuiu no grupo tratado com 10 mg/Kg de Pq, não havendo alteração na maior dose. Nosso estudo também investigou os efeitos da exposição crônica do Pq e da neurotoxina 6-hidroxidopamina (6-OHDA), comumente usada como modelo animal de DP, sobre o metabolismo extracelular de nucleosídeos e nucleotídeos. Duas doses de 6-OHDA foram testadas, 25 e 50 mg/kg, e os animais foram eutanasiados seis dias após a exposição. Nossos dados mostraram que o Pq não alterou a atividade das NTPDases e EC-5´-Nt ou os níveis extracelulares de ATP, ADP e AMP. No entanto, o tratamento crônico com Pq diminui os níveis extracelulares de adenosina e aumentou os níveis de inosina. Os peixes tratados com 6-OHDA não apresentaram alterações na atividade das NTPDases e EC-5´-Nt, bem como nos níveis de ATP extracelular nas duas doses testadas. Porém, houve mudanças nos níveis de ADP e uma diminuição, em ambas as doses, nos níveis de AMP. Já os níveis extracelulares de adenosina e inosina apresentaram um aumento. Estes dados sugerem que o sistema purinérgico pode ser modulado de forma diferente em animais experimentais com sintomas de Parkinson. Além disso, este trabalho também apresentou um novo modelo de neurodegeneração utilizando o Pq além de reforçar o envolvimento do sistema purinérgico e o seu potencial farmacológico sobre doenças neurodegenerativas.

A doença de Machado-Joseph (MJD – Machado-Joseph disease), também conhecida como ataxia espinocerebelar tipo 3 (SCA3 – spinocerebellar ataxia type 3), é uma doença neurodegenerativa, com padrão de herança autossômica dominante, causada por uma expansão do trato de repetições CAG no gene ATXN3. Estudos prévios mostram que a idade de início (ii) da doença apresenta uma correlação inversa ao número de repetições CAG no alelo expandido, mas que somente entre 40 e 68% da variação da ii pode ser explicado pelo tamanho da expansão. Considerando que um mecanismo molecular comum para todas as doenças neurodegenerativas foi proposto anteriormente, o restante da variação da correlação pode estar associado ao mecanismo molecular de outras doenças. Expansão da repetição hexanucleotídica (GGGGCC ou G4C2) no gene C9orf72 foi identificado como a etiologia em uma proporção significante dos pacientes de esclerose lateral amiotrófica (ALS – amyotrophic lateral sclerosis), demência frontotemporal (FTD – frontotemporal dementia) e os afetados da comorbidade ALS-FTD. O presente estudo teve como objetivo investigar o tamanho do trato de hexanucleotídeo no gene C9orf72 em pacientes com MJD/SCA3 como um potencial modificador de ii. A genotipagem dos alelos do C9orf72 foi realizada por PCR com primers fluorescentes, seguida de eletroforese capilar, e avaliada no grupo teste e no grupo controle. Foram genotipados 83 pacientes com MJD/SCA3 e 102 controles saudáveis sem história de ataxia. Todos os pacientes e controles foram recrutados no Hospital de Clínicas de Porto Alegre. A expansão patogênica do C9orf72 foi definida como trato contendo mais de 30 repetições hexanucleotídicas. Os indivíduos foram divididos em duas categorias para fins de análises estatísticas: grupo 1) indivíduos com ambos alelos contendo até 6 repetições, inclusive (alelo “pequeno”) e grupo 2) os indivíduos com pelo menos um alelo de 7 até 30 repetições, inclusive (alelo “intermediário”). Nenhum indivíduo com expansão patogênica foi detectado. A frequência alélica de G4C2 foi estabelecida e nenhuma diferença foi observada entre elas. Além disso, não foi encontrada correlação do tamanho do alelo com pacientes de ii precoce e nem com os pacientes de ii tardia. Portanto, nossos resultados indicam que o tamanho do alelo do C9orf72 não atua como fator modificador da idade de início da doença em pacientes com MJD/SCA3. / Machado-Joseph disease (MJD), also known as spinocerebellar ataxia type 3 (SCA3) is a neurodegenerative disorder of an autosomal dominant trait caused by an expansion of a CAG repeat tract in the ATXN3 gene. Previous studies show that age of onset (AO) of the disease is inversely correlated with CAG repeat length in the expanded allele that can explain from 40 to 68% of variation in AO. Considering that a common molecular mechanism for all neurodegenerative diseases has been previously suggested, the key to describing this variation could lie in the molecular biology of other diseases. Hexanucleotide repeat (GGGGCC or G4C2) expansions in C9orf72 were identified as the etiology in a significant portion of patients with amyotrophic lateral sclerosis (ALS), patients with frontotemporal dementia (FTD), and those affected by comorbid ALS-FTD. Taking this into consideration, our aim was to investigate C9orf72 hexanucleotide tract length in MJD/SCA3 patients as a potential modifier of AO. After establishing a reliable protocol to genotype C9orf72 alleles using PCR with fluorescent primers followed by capillary electrophoresis, 83 MJD/SCA patients and 102 healthy controls with no history of ataxia were genotyped. All individuals were recruited from the Hospital de Clínicas de Porto Alegre. Pathogenic expansions were defined as alleles containing more than 30 hexanucleotide repeats. Individuals were divided into two categories for statistical analysis: group 1) those with both alleles containing up to 6 repeats (“small” alleles) and group 2) those with one or both alleles of 7 up to 30 repeats (“intermediate” alleles). No pathogenic expansions were detected. Allelic distribution was established, and no difference was observed between groups. In addition, neither early-onset nor late-onset MJD/SCA3 patients have shown to be correlated with neither the small nor the intermediary C9orf72 genotype so far. Therefore, results obtained in this study indicate that C9orf72 allele length is not a modifier of age of onset in MJD/SCA3 patients.

A via das quinureninas é a principal rota de degradação do aminoácido triptofano. Os metabólitos dessa via, comumente chamados de quinureninas, estão envolvidos em vários processos fisiológicos e patológicos e, recentemente, algumas quinureninas foram relacionadas à fisiopatologia de várias doenças neurodegenerativas. Tendo em vista que dados da literatura são contraditórios no que se refere à geração de espécies reativas a partir de algumas quinureninas e considerando que as concentrações de alguns desses metabólitos estão elevadas em várias doenças neurodegenerativas, este trabalho teve por objetivo investigar os efeitos in vitro de alguns intermediários da via das quinureninas, particularmente a 3-hidroxiquinurenina (3HKyn), a quinurenina (Kyn), o ácido 3-hidroxiantranílico (3HAA), o ácido antranílico (AA) e o ácido quinolínico (QA) sobre alguns parâmetros de estresse oxidativo em córtex cerebral de ratos de 30 dias de idade. Verificamos que a 3HKyn e o 3HAA diminuíram as substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBA-RS) e a quimiluminescência em córtex cerebral de ratos jovens, o que indica um efeito antioxidante desses compostos, ao passo que a Kyn e o AA não alteraram os parâmetros de lipoperoxidação. Por outro lado, o QA aumentou a peroxidação lipídica nesta estrutura cerebral por aumentar significativamente as medidas de TBA-RS e quimiluminescência. Além disso, se pode verificar uma prevenção significativa da oxidação da GSH causada pelo 3HAA, enquanto o QA, na presença de íon ferroso e ácido ascórbico, diminuiu significativamente as concentrações de glutationa reduzida, o que indica que esse efeito seja mediado por radicais hidroxila gerados através da reação de Fenton. Já a 3HKyn, a Kyn e o AA não alteraram significativamente as concentrações de GSH. Também se verificou que a 3HKyn diminuiu a oxidação do diacetato de 2, 7-diclorofluoresceína, além de mostrar a propriedade de seqüestrar radicais peroxila e hidroxila. Por outro lado, o 3HAA somente seqüestrou radicais peroxila, sugerindo que a estrutura orto-aminofenólica é essencial para o composto possuir propriedades antioxidantes. Com o objetivo de verificar se o tempo de exposição à 3HKyn alterava a sua atividade antioxidante, determinamos a reatividade antioxidante total (TAR) e os valores de TBA-RS em células C6 cultivadas de glioma de ratos ao longo de 48 h na ausência (controle) ou presença de 3HKyn. Os resultados demonstraram um aumento da TAR e uma diminuição das TBA-RS pela 3HKyn em tempos curtos de exposição (1-6 horas), sendo que o metabólito não alterou significativamente esses parâmetros em tempos maiores de exposição, sugerindo uma diminuição da capacidade antioxidante da 3HKyn ao longo do tempo. Também verificamos uma diminuição do potencial antioxidante total (TRAP) e da TAR pelo QA em homogeneizado de córtex cerebral Finalmente, foi evidenciado qua a 3HKyn, na concentração de 100 µM, foi capaz de prevenir os efeitos tóxicos causados pelo QA e pelo ácido glutárico (GA). O GA é a principal neurotoxina que se encontra acumulada na acidemia glutárica tipo I. Em resumo, nossos resultados sugerem um efeito antioxidante da 3HKyn e do 3HAA e um efeito pró-oxidante do QA in vitro em córtex cerebral de ratos jovens. As alterações provocadas pelas várias quinureninas foram obtidas nas concentrações de 10, 100 e 500 µM. Embora não saibamos as concentrações dessas substâncias em doenças neurodegenerativas em que eles se acumulam, é possível que, em uma situação in vivo, a produção de substâncias antioxidantes através da rota das quinureninas poderia contrabalançar os efeitos tóxicos causados por outros metabólitos como o QA.

Orientador: Satoshi Kitamura / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciências Médicas / Made available in DSpace on 2018-08-22T11:47:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Luchesi_KarenFontes_D.pdf: 2231982 bytes, checksum: 2f5ef1dbfa543808275311de510df643 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: A Doença de Parkinson (DP) é uma das doenças neurodegenerativas mundialmente mais prevalentes. Dentre as doenças do neurônio motor, a Esclerose Lateral Amiotrófica (ELA) é a mais frequente. A qualidade de vida e o prolongamento da expectativa de vida dos sujeitos com doenças neurodegenerativas, como ELA e DP, são foco da intervenção fonoaudiológica, visto que uma das maiores causas de morte são as pneumonias aspirativas. Esta pesquisa teve por objetivo analisar e descrever aspectos relacionados à disfagia e à sua progressão em sujeitos diagnosticados com ELA e DP. Ao todo, participaram 49 sujeitos com ELA e 24 sujeitos com DP. Todos foram avaliados e acompanhados no ambulatório de Otorrinolaringologia/Disfagia do Hospital de Clínicas da Universidade Estadual de Campinas. Foram incluídos no estudo, apenas os sujeitos que estavam em acompanhamento periódico no ambulatório de neurologia do referido hospital e em tratamento medicamentoso. Foram excluídos os sujeitos sem queixa de deglutição ou que apresentassem outras doenças que pudessem causar alteração na deglutição. Todos foram submetidos à entrevista estruturada, videoendoscopia da deglutição, avaliação clínica da deglutição e intervenção fonoaudiológica, além de terem a funcionalidade de ingestão oral classificada pela Functional Oral Intake Scale. Foi realizada uma análise descritiva dos dados com apresentação de frequência das variáveis categóricas e medidas de tendência central e dispersão das variáveis numéricas. Na análise exploratória foram utilizados: Regressão de Cox, teste Exato de Fisher, teste de Kruskal-Wallis, Qui-quadrado, teste de Mann-Whitney e análise de sobrevivência de Kaplan-Meier. As análises foram realizadas por meio do software SPSS versão 13.0 para Windows, tendo sido adotado o nível de significância para os testes estatísticos de 0,05. Na ELA, foi identificado como fator associado à disfagia moderada ou grave, a odinofagia (p=0,01). Foram identificados como fatores que influenciaram na progressão da disfagia na ELA a idade de início da doença (p=0,02) e o início bulbar (p=0,04). A idade de início avançada (p=0,03) e o menor tempo de doença até a primeira avaliação (p=0,004) foram identificados como fatores que levaram à necessidade de indicação de uma via alternativa de alimentação em menor tempo na ELA. Não foram identificados fatores que influenciassem a progressão da disfagia na DP. Observou-se melhora e estabilização da função de deglutição na maioria dos sujeitos com DP estudados. Conclui-se que a idade de início e o início bulbar da ELA são fatores associados à piora rápida da disfagia. Não houve fatores associados à progressão da disfagia na PD e a funcionalidade na deglutição destes pacientes foi caracterizada por melhora e manutenção / Abstract: Parkinson's disease (PD) is one of the most prevalent neurodegenerative diseases worldwide. Among the motor neuron diseases, the Amyotrophic Lateral Sclerosis (ALS) is the most common. The quality of life and longer life expectancy for these individuals with neurodegenerative diseases are the purpose of speech-language therapy, as the leading cause of death are aspirative pneumonias. The objective of this study was to analyze and describe aspects related to dysphagia and its progression in patients diagnosed with ALS and PD. Altogether, 49 patients with ALS and 24 patients with PD participated in the study. All patients were evaluated and followed by at the Otolaryngology/Dysphagia services of the Clinical Hospital of the University of Campinas. The study included only patients who have been regularly monitored at the neurology service and undergoing drug treatment. Patients who had other conditions that could cause changes in swallowing or with no complaints concerning swallowing were excluded. All patients underwent a structured interview, Fiberoptic Endoscopic Evaluation of Swallowing, clinical evaluation of swallowing and swallowing management. Furthermore, they had the swallowing functionality classified by the Functional Oral Intake Scale. We performed a descriptive analysis with presenting the frequency of categorical variables, central measures tendency and dispersion of numerical variables. In exploratory data analysis were applied Cox Regression, Kruskal-Wallis, Chi-square, Mann-Whitney and survival analysis of Kaplan-Meier. The analyses were performed using SPSS version 13.0 for Windows and the significance level for statistical tests was 5%. Odynophagia was identified as an associated factor with moderate or severe dysphagia in ALS. The onset age of ALS (p = 0.02) and the bulbar onset ALS (p = 0.04) were identified as factors that influence the progression of dysphagia in ALS. Advanced onset age (p = 0.03) and shorter disease duration (p = 0.004) were identified as factors that lead to sooner need for non-oral feeding. We did not identify any associated factors with the progression of dysphagia in PD. We noticed an improvement and stabilization of the swallowing function in most patients with PD. We conclude that the onset age and bulbar onset of ALS are factors associated with rapid worsened dysphagia / Doutorado / Epidemiologia / Doutora em Saúde Coletiva

A doença de Machado-Joseph (MJD – Machado-Joseph disease), também conhecida como ataxia espinocerebelar tipo 3 (SCA3 – spinocerebellar ataxia type 3), é uma doença neurodegenerativa, com padrão de herança autossômica dominante, causada por uma expansão do trato de repetições CAG no gene ATXN3. Estudos prévios mostram que a idade de início (ii) da doença apresenta uma correlação inversa ao número de repetições CAG no alelo expandido, mas que somente entre 40 e 68% da variação da ii pode ser explicado pelo tamanho da expansão. Considerando que um mecanismo molecular comum para todas as doenças neurodegenerativas foi proposto anteriormente, o restante da variação da correlação pode estar associado ao mecanismo molecular de outras doenças. Expansão da repetição hexanucleotídica (GGGGCC ou G4C2) no gene C9orf72 foi identificado como a etiologia em uma proporção significante dos pacientes de esclerose lateral amiotrófica (ALS – amyotrophic lateral sclerosis), demência frontotemporal (FTD – frontotemporal dementia) e os afetados da comorbidade ALS-FTD. O presente estudo teve como objetivo investigar o tamanho do trato de hexanucleotídeo no gene C9orf72 em pacientes com MJD/SCA3 como um potencial modificador de ii. A genotipagem dos alelos do C9orf72 foi realizada por PCR com primers fluorescentes, seguida de eletroforese capilar, e avaliada no grupo teste e no grupo controle. Foram genotipados 83 pacientes com MJD/SCA3 e 102 controles saudáveis sem história de ataxia. Todos os pacientes e controles foram recrutados no Hospital de Clínicas de Porto Alegre. A expansão patogênica do C9orf72 foi definida como trato contendo mais de 30 repetições hexanucleotídicas. Os indivíduos foram divididos em duas categorias para fins de análises estatísticas: grupo 1) indivíduos com ambos alelos contendo até 6 repetições, inclusive (alelo “pequeno”) e grupo 2) os indivíduos com pelo menos um alelo de 7 até 30 repetições, inclusive (alelo “intermediário”). Nenhum indivíduo com expansão patogênica foi detectado. A frequência alélica de G4C2 foi estabelecida e nenhuma diferença foi observada entre elas. Além disso, não foi encontrada correlação do tamanho do alelo com pacientes de ii precoce e nem com os pacientes de ii tardia. Portanto, nossos resultados indicam que o tamanho do alelo do C9orf72 não atua como fator modificador da idade de início da doença em pacientes com MJD/SCA3. / Machado-Joseph disease (MJD), also known as spinocerebellar ataxia type 3 (SCA3) is a neurodegenerative disorder of an autosomal dominant trait caused by an expansion of a CAG repeat tract in the ATXN3 gene. Previous studies show that age of onset (AO) of the disease is inversely correlated with CAG repeat length in the expanded allele that can explain from 40 to 68% of variation in AO. Considering that a common molecular mechanism for all neurodegenerative diseases has been previously suggested, the key to describing this variation could lie in the molecular biology of other diseases. Hexanucleotide repeat (GGGGCC or G4C2) expansions in C9orf72 were identified as the etiology in a significant portion of patients with amyotrophic lateral sclerosis (ALS), patients with frontotemporal dementia (FTD), and those affected by comorbid ALS-FTD. Taking this into consideration, our aim was to investigate C9orf72 hexanucleotide tract length in MJD/SCA3 patients as a potential modifier of AO. After establishing a reliable protocol to genotype C9orf72 alleles using PCR with fluorescent primers followed by capillary electrophoresis, 83 MJD/SCA patients and 102 healthy controls with no history of ataxia were genotyped. All individuals were recruited from the Hospital de Clínicas de Porto Alegre. Pathogenic expansions were defined as alleles containing more than 30 hexanucleotide repeats. Individuals were divided into two categories for statistical analysis: group 1) those with both alleles containing up to 6 repeats (“small” alleles) and group 2) those with one or both alleles of 7 up to 30 repeats (“intermediate” alleles). No pathogenic expansions were detected. Allelic distribution was established, and no difference was observed between groups. In addition, neither early-onset nor late-onset MJD/SCA3 patients have shown to be correlated with neither the small nor the intermediary C9orf72 genotype so far. Therefore, results obtained in this study indicate that C9orf72 allele length is not a modifier of age of onset in MJD/SCA3 patients.

Doctor en Ciencias Mención Biología Molecular, Celular y Neurociencias. / El estrés oxidativo y la desregulación de la señalización de calcio son señales importantes en una variedad de enfermedades neurodegenerativas, incluyendo la enfermedad de Alzheimer (EA). El factor de transcripción STAT3 tiene un rol crucial en el desarrollo y mantención del sistema nervioso. Recientemente, la pérdida de la actividad transcripcional de STAT3 ha sido ligada a la EA. En este trabajo, tratamos astrocitos primarios con los oligómeros del péptido β-amiloide (AβOs), los cuales muestran una potente actividad sinaptotóxica, y estudiamos los efectos de los mediadores presentes en el medio condicionado de astrocitos tratados con AβOs (MCA+AβOs) en la depleción nuclear de STAT3 fosforilado en el residuo 727 (pSer-STAT3) en las neuronas. El tratamiento de los cultivos neuronales ricos en astrocitos con 0,5 μM de AβOs indujo en las neuronas una disminución significativa de pSer-STAT3, pero no de fosfotirosina 705-STAT3, la otra forma fosforilada de STAT3. Esta disminución no ocurrió en cultivos neuronales pobres en astrocitos revelando un rol fundamental de los astrocitos en esta respuesta. Para probar si los mediadores, liberados por los astrocitos en respuesta a los AβOs, induce la depleción nuclear de pSer-STAT3, cultivos neuronales pobres en astrocitos fueron tratados con MCA+AβOs, lo que causó depleción nuclear de pSer-STAT3 pero no modificó los niveles totales de STAT3. El uso de catalasa y hemoglobina extracelular previno la depleción nuclear de pSer-STAT3 causada por el MCA+AβOs, indicando que posiblemente el peróxido de hidrógeno y el óxido nítrico son los mediadores liberados por los astrocitos involucrados en esta respuesta. Además, el MCA+AβOs indujo un aumento significativo de la espresión y la secreción de la citoquina pro-inflamamtoria IL-6. El MCA+AβOs aumentó el tono oxidativo neuronal y generó en las neuronas señales de calcio mediadas por el receptor de ryanodina, que son esenciales para la depleción nuclear de pSer-STAT3. Usando adenovirus, se demostró que la inhibición de calcineurina abolió la depleción nuclear de pSer-STAT3 inducida por el MCA+AβOs: También se demostró que la activación de calcineurina produjo un leve aumento de la depleción nuclear y mayor defosforilación de pSer-STAT3 en las neuronas, revelando que si bien calcineurina participa en la depleción nuclear de pSer-STAT3, no es el único componente involucrado en el proceso. En suma, el MCA+AβOs generó una disminución significativa de los niveles de ARNm de genes de sobrevivencia Bcl-2 y survivina y un aumento de la razón pro-apoptótica Bax/Bcl-2. No obstante, el MCA+AβOs no promovió la apoptosis por si solo. El MCA+AβOs sensibilizó a la neuronas hacia la muerte apoptótica pero solo en presencia de NMDA a concentraciones excitotóxicas. Esta es la primera descripción que el MCA+AβOs promueve señales de calcio neuronales que regulan la distribución nuclear de pSer-STAT3 en las neuronas. En esta tesis se propone que los AβOs inducen la producción de peróxido de hidrógeno, óxido nitric e IL-6, lo cual aumenta el tono oxidativo neuronal, generando una señal de calcio que activa la fosfatasa calcineurina, la cual causa (en parte) la depleción nuclear de pSer-STAT3 y la pérdida de la actividad transcripcional protectora de STAT3. / Oxidative stress and dysregulation of calcium signaling are pivotal signs in a variety of neurodegenerative diseases, including Alzheimer´s disease (AD). The transcription factor STAT3 has a crucial role in the development and maintenance of the central nervous system. Recently, the loss of transcriptional activity of STAT3 has been linked to AD. In this work, we treated astrocytes with amyloid beta peptide oligomers (AβOs), which display potent synaptotoxic activity, and studied the nature and effects of astrocyte-conditioned medium treated with AβOs on the nuclear depletion of neuronal serine-727-phosphorylated STAT3 (pSer-STAT3). Treatment of mixed neuron-astrocyte cultures with 0.5 μM AβOs induced in neurons a significant decrease of nuclear pSer-STAT3, but not of phosphotyrosine-705 STAT3, the other form of STAT3 phosphorylation. This decrease did not occur in astrocyte-poor neuronal cultures revealing a pivotal role for astrocytes in this response. To test if mediators released by astrocytes in response to AβOs induce pSer-STAT3 nuclear depletion, we used conditioned medium derived from AβOs-treated astrocyte cultures (ACM+AβOs). Treatment of astrocyte-poor neuronal cultures with ACM+AβOs caused pSer-STAT3 nuclear depletion but did not modify overall STAT3 levels. Extracellular catalase and haemoglobin prevented the pSerSTAT3 nuclear depletion caused by AβOs, indicating that reactive oxygen species (ROS) and nitric oxide could mediate this response. Besides, ACM+AβOs produced an increase of production and secretion of the pro-inflamamtory cytokine IL-6. Also, ACM+AβOs increased the neuronal oxidative tone and calcium signals in neurons, leading to a ryanodine-sensitive intracellular calcium signal that proved to be essential for pSer-STAT3 nuclear depletion. Using adenoviruses we showed that calcineurin inhibition abolished the nuclear depletion of pSer-STAT3 induced by ACM+AβOs and that calcineurin activation produced just a mild increase of the nuclear depletion of pSer-STAT3 in neurons, revealing that calcineurin participate in nuclear depletion of pSer-STAT3, however, it is not the only component involved in the process. In addition, ACM+AβOs generated decreased Bcl-2 and Survivin transcription and significantly increased Bax/Bcl-2 ratio but ACM+AβOs did not execute apoptosis itself. ACM+AβOs sensibilized neurons to apoptotic death when it was incubated in presence of NMDA at an excitotoxic concentration. This is the first description that ACM+AβOs and neuronal calcium signals jointly regulate pSer-STAT3 nuclear distribution in neurons. We propose that AβOs induce hydrogen peroxide, nitric oxide and IL-6 production, which by increasing the neuronal oxidative tone, generate a calcium signal that activates the phosphatase calcineurin, which cause (in part) pSer-STAT3 nuclear depletion and loss of STAT3 protective transcriptional activity. / -Beca CONICYT doctorado nacional N°21130445 y extensión de beca doctoral. -Proyecto Anillo ACT-1114 del Programa de investigación asociativa de CONICYT (PIA, adjudicado por el Dr. Marco Tulio Núñez) -Proyecto FONDECYT 1150736 (adjudicado por la Dra. Andrea Paula-Lima) -Proyecto FONDECYT 1130068 (adjudicado por el Dr. Marco Tulio Núñez) -Becas CONICYT de asistencia a congresos N°81140457 (2014) y N°81150376 (2015) También quiero agradecer a las siguientes instituciones internacionales que gracias a sus becas me permitieron asistir a diferentes cursos de neurociencia y a congresos internacionales de alto nivel: -International Society for Neurochemistry (ISN) por el financiamiento completo para asistir al curso “3rd ISN Latin American School of Advanced Neurochemistry” (Montevideo, Uruguay, 2014) y la beca para asistir al congreso “26th ISN-ESN biennal meeting” en Paris, Francia (2017). -International Brain Research Organization (IBRO) por el financiamiento completo para asistir al curso “IBRO-USCRC 10th Canadian School of Neuroscience” (Montreal, Canadá, 2016) y al congreso “10th Annual Canadian Neuroscience Meeting” en Toronto (2016) y por la beca para asistir al congreso “13th Conference Alzheimer and Parkinson Disease” en Viena, Austria (2017). -Francais Société des Neurosciences-IBRO quienes financiaron mi viaje a Bordeaux, Francia para asistir al congreso “NeuroFrance 2017” y buscar postdoc. -Grass Foundation, IBRO LATP y USCRC y a Society for Neuroscience quienes financiaron mi beca completa para participar en el curso: “Latinoamerican Training program 2018” en Valparaíso, Chile y quienes financiarán mi participación en el congreso Society for Neuroscience 2019 en Chicago, EEUU. / Diciembre 2019

As doenças neurodegenerativas (DN) estão entre as principais causas de mortalidade e morbidade nos países ocidentais. Não há ainda um tratamento definitivo para estas neuropatias, mas os estudos têm indicado mecanismos comuns de toxicidade que incluem disfunção mitocondrial, estresse oxidativo e apoptose. Assim, as mitocôndrias constituem alvos importantes para futuras estratégias de neuroproteção a fim de tratar, prevenir ou até mesmo retardar a neurodegeneração. Neste contexto, o canabidiol (CBD), um constituinte não psicoativo da Cannabis sativa e cuja propriedade neuroprotetora tem sido sugerida por diferentes estudos, surge como uma alternativa bastante promissora. Diferentes mecanismos moleculares podem estar envolvidos na neuroproteção exercida pelo CBD. Embora o potencial efeito benéfico do canabidiol com relação às doenças neurodegenerativas já tenha sido sugerido, não há ainda estudos que abordem precisamente os mecanismos de proteção contra a toxicidade mitocondrial cerebral, evento chave no processo neurodegenerativo. O presente estudo teve como objetivo investigar os efeitos do CBD em mitocôndrias cerebrais de rato, bem como possíveis mecanismos de neuroproteção. Foram avaliados os seguintes parâmetros: função mitocondrial, estresse oxidativo mitocondrial e transição de permeabilidade de membrana mitocondrial (TPMM). Os resultados obtidos sugerem que o canabidiol é capaz de proteger as mitocôndrias cerebrais contra o intumescimento osmótico induzido por cálcio/fosfato, contra a produção de H2O2 induzida por terc-butil hidroperóxido e contra a peroxidação lipídica induzida por Fe2+ e citrato. A captação mitocondrial de cálcio e a capacidade fosforilativa não foram afetadas. / Neurodegenerative diseases (ND) are among the leading causes of mortality and morbidity in Western countries. There is not a definitive treatment for these neuropathies, but studies have indicated mechanisms of toxicity which include mitochondrial dysfunction, oxidative stress and apoptosis. Therefore, mitochondria are important targets for future neuroprotective strategies to treat, prevent or even slow the neurodegeneration. In this context, cannabidiol (CBD), a constituent of non-psychoactive Cannabis sativa and whose neuroprotective property has been suggested by different studies, emerges as a promising alternative. Different molecular mechanisms may be involved in the neuroprotection exerted by CBD. Although the potential beneficial effects of cannabidiol in relation to neurodegenerative diseases has already been suggested, there are no studies addressing specifically the mechanisms of protection against mitochondrial toxicity brain, a key event in the neurodegenerative process. This study aimed to investigate the effects of CBD on rat brain mitochondria, as well as the mechanisms of neuroprotection. The following parameters were evaluated: mitochondrial function, mitochondrial oxidative stress and permeability transition of the mitochondrial membrane (MPT). The results suggest that cannabidiol can protect brain mitochondria against: the osmotic swelling induced by calcium/phosphate, the production of H2O2 induced by tert-butyl hydroperoxide and the lipid peroxidation induced by Fe2+ and citrate. The mitochondrial calcium uptake and phosphorylative capacity were not affected.

No presente trabalho foram avaliados os efeitos da estimulação em ambiente enriquecido (AE) para a memória e para os marcadores neuropatológicos da Doença de Alzheimer (DA) em camundongos transgênicos (TG) que superexpressam a proteína precursora de amilóide humana. Nos animais TG ou C57Bl/6, estimulados dos 3 aos 7 meses de idade, o AE promoveu manutenção da memória relacionada a estímulo aversivo por até 2 meses. Em animais mais velhos (8 a 12 meses de idade), a manutenção da memória foi verificada, independente do estímulo. Em ambas as idades, a memória espacial não foi alterada com o AE. Não houve alteração do número de placas senis nos animais mais jovens. Porém, em TG de 12 meses estimulados, houve redução de 85% na densidade de placas no hipocampo quando comparados ao grupo TG controle. Nessa idade, porém, não foi possível identificar a formação de enovelamentos neurofibrilares. Em conclusão, a estimulação crônica em ambiente enriquecido contribuiu para a formação de reservas cognitivas, protetoras no caso de doenças neurodegenerativas como a DA. / In the present work the effects of chronic stimulation in enriched envitonment (EE) for memory and neuropathological hallmarks of the Alzheimer\'s disease (AD) were evaluated in transgenic mice (TG) that overexpress the human amyloid precursor protein. In TG or C57Bl/6 animals, stimulated from 3 to 7 months of age, submition in EE kept fear conditioning memory for as long as two months. In older mice (8 to 12 months of age) memory keeping was verified, independent of the stimulus. In both ages, spatial memory was not altered with EE. There was no difference in senile plaques density in younger animals. However, in stimulated 12-months-old animals, there was a reduction of 85% in the density of senile plaques in hippocampus, when compared to TG control animals. In this age, however, it was not possible to identify neurofibrilary tangles. In conclusion, chronic stimulation in enriched environment contributed to formation of cognitive reserves, protective in the presence of neurodegenerative diseases, as AD.