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A doença de Alzheimer (DA), um dos grandes desafios em saúde atualmente, é uma desordem neurodegenerativa marcada pela deterioração progressiva da memória e de outras funções cognitivas. As características histopatológicas da DA incluem o acúmulo extracelular de formas insolúveis do peptídeo beta-amiloide (Aβ) na forma de placas amiloides e a deposição intracelular da proteína Tau hiperfosforilada na forma de emaranhados neurofibrilares, as quais afetam extensas áreas cerebrais com a progressão da doença. O acúmulo do peptídeo Aβ é proposto como um evento precoce na fisiopatologia da DA já que ele desencadeia uma série de alterações moleculares e celulares como perda da função sináptica, alteração na ativação de proteínas intracelulares e hiperfosforilação da Tau, as quais levariam à disfunção e à morte neuronal. Contribuindo em grande parte para o desafio que representa a DA, tem-se a limitada resposta clínica proporcionada pela farmacoterapia atualmente disponível para o manejo sintomático dessa doença. Na busca de estratégias alternativas para a prevenção ou para o tratamento da neurotoxicidade e do processo neurodegenerativo associados à DA, a genisteína, que é uma das isoflavonas predominantes na soja, tem sido sugerida como uma opção promissora por seus efeitos potencialmente neuroprotetores. Entretanto, ainda são necessárias a investigação e a melhor compreensão dos mecanismos responsáveis por seus efeitos. Com isto, o objetivo da presente tese foi avaliar o potencial efeito neuroprotetor do tratamento com genisteína em modelos in vitro e in vivo de toxicidade induzida pelo peptídeo Aβ. Inicialmente, observou-se que esse composto diminuiu a morte celular provocada pela exposição de células SH-SY5Y ao peptídeo Aβ25-35 (25 μM). Além disso, demonstrou-se que esse efeito foi acompanhado pela prevenção da inativação da Akt e da hiperfosforilação da Tau e, ao menos em parte, pela diminuição da ativação da GSK-3β. Para o estudo dos efeitos do tratamento com genisteína (10 mg/kg por 10 dias) sobre o dano cognitivo desencadeado pelo peptídeo Aβ, realizou-se um modelo in vivo de toxicidade induzida pela injeção intracerebroventricular de Aβ1-42 (2 nmol). A genisteína melhorou significativamente o déficit cognitivo causado pelo peptídeo, atenuando ainda a sinaptotoxicidade, evidenciada pela prevenção da redução dos níveis hipocampais de sinaptofisina, induzida pelo Aβ1-42. Além disso, esse composto preveniu a hiperfosforilação da Tau desencadeada pelo Aβ1-42 no hipocampo, efeito este que foi acompanhado pela diminuição da ativação da GSK-3β e pela redução parcial da ativação da JNK. Observou-se ainda o efeito protetor da genisteína sobre a inativação da ERK provocada pelo peptídeo. Considerando que o processo neurodegenerativo pode estar associado ao prejuízo das propriedades físico-químicas das membranas, ocasionado por alterações no equilíbrio de sua composição lipídica, avaliou-se os efeitos da injeção intracerebroventricular do Aβ1-42 (2 nmol) e do tratamento com genisteína (10mg/kg por 10 dias) sobre os principais lipídios de membranas neurais (fosfolipídios, colesterol e gangliosídios) no córtex frontal de ratos. Observou-se que o peptídeo reduziu o conteúdo total de gangliosídios, diminuindo especificamente os níveis de GD1b e de GQ1b. O tratamento com genisteína, por sua vez, foi capaz de prevenir essas alterações, sugerindo que esse composto possa proteger contra o dano induzido pelo peptídeo à membrana celular. Em conjunto, estes resultados confirmam e reforçam o efeito neuroprotetor da genisteína sobre a toxicidade induzida pelo peptídeo Aβ e, sobretudo, ampliam o conhecimento atual acerca dos mecanismos relacionados à sua neuroproteção. Alzheimer’s disease (AD), one of the major health challenges today, is a neurodegenerative disorder marked by the progressive deterioration of memory and other cognitive functions. The histopathological features of AD include the extracellular accumulation of insoluble forms of amyloid-beta (Aβ) peptide in amyloid plaques and the intracellular deposition of hyperphosphorylated Tau protein in neurofibrillary tangles, which affect extensive brain areas as the disease progresses. The accumulation of Aβ peptide is proposed as an early event in the pathophysiology of AD as it triggers a series of molecular and cellular alterations such as loss of synaptic function, changes in the activation of intracellular proteins, and hyperphosphorylation of Tau, which could lead to neuronal dysfunction and death. Contributing in a large part for the challenge that represents AD, there is the limited clinical response provided by the pharmacotherapy currently available for the symptomatic management of this disease. In the search of alternative strategies for the prevention or the treatment of the neurotoxicity and the neurodegenerative process associated with AD, genistein that is one of the predominant isoflavones in soy has been suggested as a promising option for its potentially neuroprotective effects. However, the investigation and a better understanding of the mechanisms responsible for its effects are still needed. So, the objective of the present thesis was to evaluate the potential neuroprotective effect of the treatment with genistein in in vitro and in vivo models of Aβ peptide-induced toxicity. Initially, it was observed that this compound reduced the cell death caused by the exposure of SH-SY5Y cells to the Aβ25-35 peptide (25 μM). Moreover, it has been shown that this effect was accompanied by the prevention of Akt inactivation and Tau hyperphosphorylation and, at least in part, by the decrease of GSK-3β activation. For the study of the effects of treatment with genistein (10 mg/kg for 10 days) on the cognitive impairment triggered by the Aβ peptide, an in vivo model of intracerebroventricular infusion of Aβ1-42 (2 nmol)-induced toxicity was performed. Genistein significantly improved the cognitive deficit caused by the peptide and also attenuated the synaptotoxicity, as evidenced by the prevention of reduction of hippocampal levels of synaptophysin induced by Aβ1-42. In addition to that, this compound prevented Tau hyperphosphorylation triggered by Aβ1-42 in the hippocampus, an effect that was accompanied by the decrease of GSK-3β activation and partial reduction of JNK activation. It was also observed the protective effect of genistein on ERK inactivation induced by the peptide. Considering that the neurodegenerative process may be associated with the impairment of the physicochemical properties of the membranes, caused by changes in the balance of their lipid composition, the effects of intracerebroventricular infusion of Aβ1-42 (2 nmol) and treatment with genistein (10 mg/kg for 10 days) on the main membrane lipids (phospholipids, cholesterol, and gangliosides) were evaluated in the frontal cortex of rats. It was observed that the peptide decreased the total ganglioside content, specifically reducing the levels of GD1b and GQ1b. Treatment with genistein, in turn, was able to prevent these changes, suggesting that this compound may protect against the damage induced by the peptide to the cell membrane. Taken together, these results confirm and reinforce the neuroprotective effect of genistein on the Aβ peptide-induced toxicity and, mainly, expand the current knowledge concerning the mechanisms related to its neuroprotection.

O período perinatal de desenvolvimento de um organismo é conhecido como janela crítica de susceptibilidade ou oportunidade, onde o fenótipo é estabelecido sob a influência do ambiente intrauterino ou da lactação. Dessa forma, o ambiente oferecido pelo estilo de vida materno influencia o desenvolvimento ao programar o metabolismo fetal. O exercício físico promove adaptações metabólicas, mesmo durante o período de gravidez, promovendo benefícios para o feto e contribuindo para a prevenção de doenças crônicas na vida adulta. Nesse sentido, o exercício materno afeta positivamente o metabolismo cerebral da prole, conferindo resistência às condições adversas no período pós-natal. No entanto, os mecanismos adaptativos envolvidos na determinação fenotípica do metabolismo da prole em resposta ao exercício materno ainda precisam ser determinados. A doença de Alzheimer é a principal doença neurodegenerativa associada com o envelhecimento, caracterizada por demência e declínio cognitivo. Bioquimicamente, o peptídeo β-amiloide tem papel relevante na neurotoxicidade característica da doença de Alzheimer. Em adição, o estresse oxidativo e a disfunção mitocondrial são algumas das características patofisiológicas dessa doença neurodegenerativa. A investigação de mecanismos envolvidos nesse processo é essencial para elucidar a origem e a evolução da doença, considerando o desafio do diagnóstico pré-clínico e o desenvolvimento de novas estratégias de tratamento. Na presente tese, foi investigado o papel neuroprotetor do exercício materno antes e durante a gestação contra as modificações neuroquímicas e comportamentais na prole adulta submetida à injeção intracerebroventricular de oligômeros de peptídeo β-amiloide, em um modelo animal da doença de Alzheimer. Inicialmente, avaliamos e descrevemos o comportamento materno, qualitativo e quantitativo, das ratas exercitadas (30 min/dia, 5 vezes/semana), bem como parâmetros de aparecimento das características físicas, dos reflexos motores e do desenvolvimento locomotor da prole. Além disso, investigamos algumas vias de sinalização associadas aos efeitos adaptativos do exercício materno no cérebro da prole aos 7 dias de vida pós-natal. Por fim, avaliamos o potencial do exercício materno em prevenir as alterações comportamentais, relacionadas às tarefas de aprendizado e memória, e neuroquímicas, relacionadas ao estado redox, função mitocondrial e função sináptica, induzidas pela neurotoxicidade de oligômeros de peptídeos β-amiloide 1-42 no córtex pré-frontal, hipocampo e cerebelo da prole adulta. Na presente tese, foi demonstrado que o exercício físico materno antes e durante a gestação não altera o comportamento materno, porém aumenta a frequência do comportamento exploratório da prole. A via da Akt-GSK-3β e as sirtuínas 1 e 3 são moduladas positivamente pelo exercício materno no cerebelo da prole. Interessantemente, o exercício materno preveniu diversas alterações neuroquímicas provocadas pela infusão de peptídeo β-amiloide1-42 oligomérico, como a redução de sinaptofisina e o aumento de Drp1 no hipocampo, o aumento dos níveis de espécies reativas, o aumento do imunoconteúdo da enzima óxido nítrico sintase e da proteína tau fosforilada no cerebelo da prole. Por fim, nossos resultados evidenciam o potencial efeito protetor do exercício físico materno contra prejuízos na memória induzidos pela infusão de peptídeo β-amiloide1-42 oligomérico na prole adulta ao modular positivamente a função mitocondrial. Os resultados apresentados ressaltam o potencial efeito neuroprotetor do exercício materno em um modelo animal, e essa abordagem baseada na mudança do estilo de vida pode ser extrapolada para a área clínica oferecendo a vantagem de prevenir o desenvolvimento de doenças crônicas na vida adulta. The perinatal period of development is known as a critical window of susceptibility or opportunity, in which the phenotype is stablished under the influence of intrauterine or lactational environment. Maternal lifestyle influences the development through programming the fetal metabolism. Physical exercise promotes metabolic adaptations, even during pregnancy, promoting benefits to the fetus and preventing chronic diseases in adulthood. In this way, maternal exercise positively affects offspring’s cerebral metabolism, conferring resistance to adverse conditions during postnatal life. However, the adaptive mechanisms involved in the phenotypical establishment of the offspring’s metabolism in response to maternal exercise remain to be elucidated. Alzheimer’s disease is the main aging-associated neurodegenerative disorder, psychologically characterized by dementia and cognitive decline. In this context, the amyloid-β peptide plays a significant role in the neurotoxicity of Alzheimer’s disease. In addition, the oxidative stress and mitochondrial dysfunction are also pathological features present in the disease. Investigating the underlying mechanisms is crucial to unveil the disease origin and progression, considering the challenging preclinical diagnosis and novel therapeutic strategies development. In this thesis, it was investigated the neuroprotective role of maternal exercise before and during pregnancy against neurochemical and behavioral alterations in the offspring injected with amyloid-β oligomers, in an Alzheimer’s disease-like model. Initially, we assessed and described the maternal behavior of exercised dams (30 min/day, 5 days/week); as well as the appearance of physical landmarks, motoric reflexes and ontogeny of locomotor behavior of female and male offspring. Furthermore, we assessed some signaling pathways related to adaptive effects of maternal exercise in the brain of 7-days-old pups. Finally, we assessed the potential effect of maternal exercise in preventing behavioral alterations, related to learning and memory tasks; as well as neurochemical changes, related to redox state, mitochondrial function and synaptic function, induced by neurotoxic infusion of oligomeric amyloid-β peptide 1-42 in the adult offspring’s prefrontal cortex, hippocampus and cerebellum. Herein, we demonstrated that maternal exercise before and during pregnancy does not alter maternal behavior but increases offspring’s exploratory behavior. The Akt-GSK-3β and sirtuin 1 and 3 pathways were positively modulated by maternal exercise in the offspring’s cerebellum. Strikingly, maternal exercise prevented several neurochemical alterations elicited by the infusion of oligomeric amyloid-β peptide, such as the reduction of synaptophysin immunocontent and the increase of Drp1 in the offspring’s hippocampus, the rise of reactive species, the immunocontent of the inducible nitric oxide synthase enzyme and tau phosphorylated in the offspring’s cerebellum. Our findings also evidence the protective effect of maternal exercise against memory impairment induced by amyloid-β peptide infusion in the adult offspring, by modulating mitochondrial function. The results presented here highlight the potential neuroprotective effect of maternal exercise in an animal model, and this approach based on the lifestyle change can be extrapolated to the clinical area by offering the advantageous to prevent the development of chronic diseases in adulthood.

Glioblastoma (GB) é o tumor cerebral humano mais frequente e maligno. O prognóstico dos pacientes com GB permanece alarmante, principalmente devido à baixa eficácia das estratégias terapêuticas atuais além da natureza invasiva desse tipo de câncer. Uma característica de tumores sólidos é apresentar áreas hipóxicas. Microambientes hipóxicos contribuem para a progressão do câncer, resistência ao tratamento e ao prognóstico ruim da doença. Dessa forma, neste trabalho, desenvolvemos um modelo in vitro que se aproxima ao microambiente hipóxico tumoral in vivo. Nossos resultados sugerem que a privação de oxigênio (PO) em combinação com ausência de soro forneceu um ambiente favorável à desdiferenciação das células C6 em células tronco tumorais (CTT). A doxazosina (DOX), um antihipertensivo utilizado na clínica, apresenta efeitos antitumorais em diversos tipos de câncer. Assim, avaliamos o efeito antitumoral da doxazosina em linhagens de glioma de rato (C6) e humano (U138-MG) e a toxicidade do fármaco em culturas primárias de astrócitos e culturas organotípicas de hipocampo. A doxazosina induziu morte celular nas linhagens de glioma e apresentou baixa neurotoxicidade. Além disso, o fármaco inibiu a via da PI3K/Akt e ativou GSK-3β e p53, resultando em indução de apoptose e parada no ciclo celular na fase G0/G1. Considerando a importância da mitocôndria na plasticidade de células tumorais e a resistência ao tratamento apresentada pelos GB, nós analisamos os efeitos da DOX nas interações entre núcleo e mitocôndrias. A DOX induziu biogênese mitocondrial e apoptose nas células C6 e diminuiu secreção de TNF-α. Ao analisar a estrutura química da DOX, encontramos diversas características que indicam que ela possui autofluorescência. Dessa forma, caracterizamos a autofluorescência da DOX em diversos meios. Observamos que há um padrão de distribuição do fármaco nas células C6: ele se encontra ao redor do núcleo e parece estar vesiculado. A superexpressão do receptor do fator de crescimento epidermal (EGFR) está relacionada às formas mais malignas e resistentes de GBs. Portanto, analisamos se a ação antiglioma da DOX está envolvida com EGFR. O tratamento com DOX foi capaz de diminuir os níveis de p-EGFR. O co-tratamento de DOX e AG1478 (inibidor de receptores de tirosina cinase) diminuiu a fosforilação de EGFR e causou necrose. Em vista disso, nossos resultados sugerem que o mecanismo de ação da DOX envolve sinalização de EGFR. Por fim, nós avaliamos os efeitos da DOX livre e nanoencapsulada (DOX-NC) em modelos in vitro e in vivo de glioma. Demonstramos que a DOX-NC induziu morte celular em linhagem de glioma em concentrações 100 vezes menores do que as que utilizamos para a DOX na sua forma livre. Além disso, analisamos o efeito da DOX-NC em culturas organotípicas de hipocampo e, da mesma maneira que o observado com a DOX, a DOX-NC demonstrou baixa toxicidade e diminuiu a área tumoral in vivo, sendo seletiva para células cancerosas. Nesta tese, alteramos o microambiente in vitro de células de glioma, avaliamos os efeitos antitumorais da doxazosina em sua forma livre e nanoencapsulada. Além disso, utilizamos modelos de glioma in vitro e in vivo e em diversos parâmetros celulares, descrevemos a autofluorescência do fármaco e também utilizamos essa característica para avaliar a captação e a distribuição da doxazosina em células de glioma. Nossos resultados contribuíram para aproximar os modelos de estudo com o que ocorre em gliomas in vivo e para evidenciar o potencial terapêutico da doxazosina como um agente antiglioma com baixa toxicidade neural e sistêmica. Glioblastoma (GB) is the most frequent and malignant human brain tumor. The prognosis of patients with GB remains dismal, mainly due to the low effectiveness of current therapeutic strategies and the invasive nature of this type of cancer. A characteristic of solid tumors is the presence of hypoxic areas. Hypoxic microenvironments contribute to cancer progression, resistance to treatment, and poor prognosis of the disease. Thus, we developed an in vitro model that approximates the hypoxic tumor microenvironment found in vivo. Our results suggest that OD in combination with absence of serum provided an environment favorable to the dedifferentiation of C6 cells in cancer stem cells. Doxazosin (DOX), an antihypertensive used in the clinic, has antitumor effects in several types of cancer. Thus, we evaluated the antitumor effect of DOX on rat (C6) and human (U138-MG) glioma cell lines and drug toxicity in primary astrocyte cultures and organotypic hippocampal cultures. DOX induced cell death in glioma lines and showed low neurotoxicity. In addition, the drug inhibited the PI3K/Akt pathway and activated GSK-3β and p53, resulting in induction of apoptosis and cell cycle arrest in the G0/G1 phase. Considering the importance of mitochondria in the plasticity of tumor cells and the resistance to treatment presented by glioblastomas, we analyzed the effects of DOX the interactions between nucleus and mitochondria. DOX induced mitochondrial biogenesis and apoptosis in C6 cells, and decreased TNF-α secretion. When analyzing the chemical structure doxazosin, we find several characteristics that indicate that it has autofluorescence. Thus, we characterized the autofluorescence of DOX in several media. We observed that there is a pattern of distribution of the drug in the cell: it is around the nucleus and appears to be vesiculated. Overexpression of the Epidermal Growth Factor Receptor (EGFR) is related to the more malignant and resistant forms of GBs. Therefore, we analyzed whether the antiglioma action of DOX is involved with EGFR. DOX treatment was able to decrease p-EGFR levels. Co-treatment of DOX and AG1478 (a receptor tyrosine kinase inhibitor) decreased EGFR phosphorylation and caused necrosis. Thus, our results suggest that the mechanism of action of doxazosin involves EGFR signaling. We evaluated the effects of free and nanoencapsulated doxazosin (DOX-NC) in in vitro and in vivo models of glioma. We demonstrated that nanoencapsulated doxazosin (DOX-NC) induced cell death in a glioma line at concentrations 100 times lower than those used for doxazosin in its free form. In addition, we analyzed the effect of DOX-NC on organotypic hippocampal cultures and, in the same way as observed with DOX, DOX-NC demonstrated low toxicity and decreased tumor area in vivo, being selective for cancer cells. In this dissertation, we altered the in vitro microenvironment of glioma cells, we evaluated the antitumor effects of doxazosin in its free and nanoencapsulated form. In addition, we used glioma models in vitro and in vivo and analyzed several cellular parameters, we described the autofluorescence of the drug and also used this characteristic to evaluate the uptake and distribution of doxazosin in glioma cells. Our results have contributed to approximate the study models with what occurs in gliomas in vivo and to evidence the therapeutic potential of doxazosin as an antiglioma agent with low neural and systemic toxicity.

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A Doença de Alzheimer (DA) é a mais comum desordem neurodegenerativa e a principal causa de demência re lacionada a idade. Os números em crescimento de pessoas afetadas pela DA estão diretamente ligados ao aumento na expectativa de vida da população mundial. A DA, por se tratar de uma doença multifatorial, envolve fatores genéticos, moleculares e ambientais.As principais alterações fisiopatológicas, hoje alvos de estudos, são os emaranhados neurofibrilares, constituídos pela proteína tau hiperfosforilada e as placas senis, compostas pelo peptídeo beta-amilóide (Aβ). O peptídeo Aβ tem sido considerado o principal responsável pelos processos de disfunção sináptica, morte neuronal e consequente declínio cognitivo dos pacientes com DA. Diversos processos estão envolvidos na formação deste peptídeo, que uma vez formado desencadeia uma cascata de eventos que envolvem alterações na sinalização celular, ativação da neuroinflamação e geração de um desbalanço na produção de espécies reativas de oxigênio nas organelas presentes nos neurônios culminando na disfunção sináptica e morte celular. Apesar do intenso estudo sobre a fisiopatologia da DA observado nas últimas décadas, ainda não existe o conhecimento completo sobre as causas e sobre o mecanismo que levam a progressão da doença. Os receptores nicotínicos estão presentes no sistema nervoso e, de uma forma geral, são responsáveis pela liberação de neurotransmissores importantes para uma diversidade de processos cognitivos. O estresse oxidativo e a disfunção mitocondrial estão correlacionados a um ciclo vicioso de desequilíbrio que desempenha um importante papel na patogênese da DA. Por isto, neste trabalho procuramos avaliar o efeito da nicotina em um modelo in vitro de toxicidade do peptideo Aß em cultura organotípica de hipocampo de ratos, bem como avaliar os efeitos desta droga sobre as proteínas relacionadas com a neurodegeneração, AKT e GSK-3ß . Além disso, avaliamos as alterações mitocondriais que a nicotina ocasionou em culturas organotipicas. Para isso, as culturas foram expostas ao peptideo Aß e á nicotina concomitantemente por um período de 48h. A morte celular foi aval iada a partir da incorporação do iodeto de propídeo, um marcador de morte de células principalmente em processo de necrose. As cul turas expostas ao peptídeo Aß quando tratadas com nicotina não apresentaram prevenção da morte celular. A nicotina não teve efeito sobre a fosforilação das proteínas AKT e GS K-3ß. através da análise obtida por Western blotting. Entretanto, na análise real izada por citometria de fluxo, utilizando as sondas mitocondriais MitoTracker® e MitoSOX®, observamos um aumento na produção do ânion superóxido, bem como uma diferença na massa mitocondrial nas culturas expostas ao peptideo com nicotina. Alzheimer's Disease (AD) is the most common neurodegenerative disorder and the leading cause of age-related dementia. The growing numbers of people affected by AD are directly linked to the increase in life expectancy of the world population. The AD, because it is a multifactorial disease, involving genetic, molecular and environmental factors. The main pathophysiological changes, today object of studies, are the neurofibrillary tangles formed by the hyperphosphorylated tau protein and the senile plaques, composed of the betaamyloid peptide (Aß). The Aß peptide has been considered the main responsible for synaptic dysfunction processes, neuronal death and consequent cognitive decline in AD patients. Several processes are involved in the formation of this peptide, which once formed triggers a cascade of events that involve alterations in cell signaling, activation of neuroinflammation and generate an imbalance in the production of reactive oxygen species in the organelles present in neurons culminating in synaptic dysfunction and cell death. Despite the intense study of the pathophysiology of AD observed in recent decades, there is still no complete knowledge about the causes and the mechanisms that lead to disease progression. Nicotinic receptors are present in the nervous system and, in general, are responsible for the release of neurotransmitters important for a variety of cognitive processes. Oxidative stress and mitochondrial dysfunction is correlated to a vicious circle of imbalance plays an important role in the pathogenesis of AD. Therefore, in this study we evaluated the effect of nicotine on a model in vitro toxicity of Aß peptide in organotypic culture in rat hippocampus, and to evaluate the effects of this drug on proteins related to neurodegeneration, Akt and GSK-3β. In addition, we evaluated the mitochondrial alterations that nicotine caused in organotypic cultures. For this, the cultures were exposed to the Aß-peptide and nicotine concomitantly for a period of 48h. Cell death was evaluated from the incorporation of propidium iodide, a marker of cell death mainly in necrosis process. Cultures exposed to Aß peptide when treated with nicotine did not show any preventing cell death. Nicotine had no effect on the phosphorylation of Akt and GSK-3β protein, obtained through the analysis by Western blotting. However, the analysis performed by flow cytometry using the mitochondrial probe MitoTracker® and MitoSOX®, an increase in the production of superoxide anion as well as a difference in mitochondrial mass in peptide cultures exposed to nicotine.

A doença de Alzheimer (DA) é uma desordem neurodegenerativa caracterizada por perda da memória e das demais funções cognitivas. Sua patogenia envolve a produção do peptídeo β-amiloide (Aβ), através da clivagem da proteína precursora amiloide (APP) por β- e γ-secretases (amiloidogênese), e a posterior agregação do Aβ em oligômeros e/ou fibrilas. A toxicidade do Aβ tem sido associada a diversos mecanismos, a incluir desde seu efeito oxidante e inflamatório, até sua propriedade de induzir necrose por ruptura das membranas neurais, ou apoptose via ativação de cascatas sinalizatórias. Como etapa comum a estes mecanismos de toxicidade, a interação do peptídeo com membranas neurais, em particular com o gangliosídio GM1 (constituinte dos rafts), parece ser indispensável ao dano neural associado ao peptídeo, bem como à ativação da cascata amiloide que caracteriza o ciclo patológico Aβ-amiloidogênese. O GM1 é um gangliosídio de membrana que, quando administrado exogenamente, apresenta propriedades neurotróficas e neuroprotetoras, inclusive em modelos de DA. Os mecanismos envolvidos nesta neuroproteção, no entanto, ainda precisam ser melhor elucidados. Com isto, o objetivo da presente tese foi avaliar o potencial efeito neuroprotetor do GM1 em modelo in vivo e in vitro de toxicidade do Aβ1-42 fibrilado, e propor mecanismos para esta neuroproteção. Inicialmente, demonstramos que o GM1 (0,30 mg/kg), quando co-administrado (icv) com Aβ (2 nmol) previne o déficit cognitivo induzido pelo peptídeo (teste de reconhecimento de objetos), bem como a redução na atividade da Na+,K+-ATPase (enzima envolvida na regulação da transmissão sináptica) no hipocampo de ratos Wistar machos. Demonstrou-se, além disso, que este efeito neuroprotetor do GM1 é acompanhado de aumento nas defesas antioxidantes, em córtex e hipocampo (TRAP). Como a toxicidade do Aβ e a modulação da amiloidogênese parecem ser dependentes de alterações na estrutura dos microdomínios de membrana (rafts), investigamos o efeito da injeção (icv) de Aβ e do tratamento (icv) com GM1 sobre a integridade dos rafts e sobre a distribuição das proteínas APP e BACE1 (β-secretase) nestes microdomínios. Observamos que o Aβ promoveu um desmonte parcial nos rafts, acompanhado de um aumento na distribuição de APP e BACE1 nestes microdomínios, efeitos estes que foram prevenidos pelo tratamento com GM1. Em virtude de os rafts modularem diversas funções neurais, e de a co-localização de APP e BACE1 nos rafts ser um evento necessário a amiloidogênese, os resultados aqui obtidos, reforçam a ideia de que o GM1 exerça sua função neuroprotetora ao preservar a arquitetura das membranas e que o mesmo poderia frear a ativação da amiloidogênese induzida pelo Aβ, ao prevenir a redistribuição das proteínas APP e BACE1 aos rafts lipídicos. A fim de avaliar a atividade neuroprotetora do GM1 em modelo in vitro da DA, e de investigar a sua propriedade de interagir com o Aβ impedindo a interação deste às membranas neurais, avaliamos o efeito da incubação de GM1 (10, 20 e 30μM) frente à toxicidade do Aβ (0,5μM) em células de neuroblastoma humano SH-SY5Y, bem como, verificamos o efeito de uma prévia incubação Aβ-GM1 (in vitro) sobre a toxicidade induzida pelo peptídeo. Como resultado, observamos que o GM1 promoveu neuroproteção nas três concentrações testadas e que esta neuroproteção foi, pelo menos parcialmente, mediada por sua capacidade de interagir in vitro com o Aβ. Nossos dados, em conjunto, reforçam as evidências que apontam o GM1 como uma potencial droga neuroprotetora em modelos de DA. Alzheimer's disease (AD) is a neurodegenerative disorder characterized by a loss of memory and impairment of other cognitive functions. Its pathogenesis involves the production of β-amyloid peptide (Aβ) by cleavage of the amyloid precursor protein (APP) by β- and γ-secretases (amyloidogenesis) and the subsequent aggregation of Aβ into oligomers and/or fibrils. Aβ toxicity has been associated with several mechanisms, ranging from its oxidant and inflammatory effects until their property to induce necrosis by neural membrane rupture, or apoptosis via activation of signaling cascades. As a common step to these toxicity mechanisms, the peptide interaction with neural membranes, particularly with GM1 ganglioside (component of membrane rafts), seems to be pivotal to the peptide induced neural damage, as well as the amyloid cascade activation that characterizes the pathological vicious cycle Aβ- amyloidogenesis. GM1 is a membrane ganglioside provided of neurotrophic and neuroprotective properties in AD models, when exogenously administered. The mechanisms of neuroprotection, however, need to be further elucidated. By this way, the aim of this PhD thesis was to evaluate the potential neuroprotective effect of GM1 in in vivo and in vitro models of fibrilar Aβ1-42 toxicity, and to propose mechanisms for this neuroprotection. Initially, we demonstrated that GM1 (0.30 mg/kg.), when co-administered (icv) with Aβ (2nmol), prevents the peptide induced cognitive deficit (object recognition task), as well as Aβ induced reduction in Na+,K+-ATPase activity (a enzyme involved in synaptic transmission regulation) in the hippocampus from male Wistar rats. We have shown, furthermore, that this neuroprotective effect of GM1 is accompanied by an increase in antioxidant defenses in the cortex and hippocampus (TRAP). As Aβ toxicity, as well as the modulation of amyloidogenesis, appear to be dependent on changes in the structure of membrane microdomains (rafts), we have investigated the effect of Aβ icv injection and GM1icv treatment on raft integrity and on the distribution of APP and BACE1 (β- secretase) proteins in these microdomains. As result, Aβ promoted a partial raft disassemble, accompanied by an increase in the distribution of APP and BACE1 to these microdomains, effects that were prevented by GM1 treatment. Considering that rafts modulate several neural functions, and that APP and BACE1 co-localization into lipid rafts is pivotal to amyloidogenesis, our results reinforce the idea that GM1 neuroprotection is mediated by membrane architecture preservation, and that GM1 treatment could slow down the Aβ induced activation of amyloidogenesis, by prevention of APP and BACE1 redistribution into lipid rafts. In order to evaluate the GM1 neuroprotective activity in an in vitro AD model, and to investigate GM1 property of interacting with Aβ and preventing its interaction with neuronal membranes, we evaluated GM1 (10, 20 and 30μM) effect against Aβ (0,5 μM)-induced toxicity in SHSY5Y human neuroblastoma cells, as well as, we verified the effect of a Aβ-GM1 in vitro preincubation on the peptide-induced toxicity. As our results indicate, the three tested GM1 concentrations promoted neuroprotection and this effect was, at least partially, mediated by its ability to in vitro interact with Aβ peptide. Our data, when taken together, reinforce the evidence suggesting GM1 as a potential neuroprotective drug in AD models.

O aumento da longevidade da população mundial tem como consequência uma maior prevalência de doenças neurodegenerativas. A Doença de Alzheimer (DA) é a desordem neurodegenerativa mais prevalente e a principal causa de demência após os 60 anos. A DA caracteriza-se por um crescente declínio na função mental e memória do paciente. Esses sintomas são acompanhados pela presença de alterações estruturais no tecido cerebral: os emaranhados neurofibrilares constituídos pela proteína tau hiperfosforilada e as placas senis constituídas pelo peptídeo beta-amiloide (A ). O peptídeo A tem sido considerado o principal responsável pelos processos de disfunção sináptica, morte neuronal e consequente declínio cognitivo dos pacientes com DA. O cenário atual ao qual se enquadram nossos conhecimentos sobre a etiologia, fisiopatologia e terapêutica da DA ainda não permitem um entendimento completo e satisfatório sobre essa doença e seu tratamento. A curcumina, um polifenol de origem vegetal, tem atraído considerável interesse devido aos seus potenciais benefícios à saúde humana. Alguns estudos têm demonstrado que a curcumina possui propriedades antioxidantes, antiinflamatórias e anti-amiloidogênicas em modelos animais de DA. Entretanto, as bases moleculares para a sua neuroproteção ainda não estão totalmente esclarecidas. Neste trabalho, avaliamos diversos mecanismos que são modulados pela curcumina em modelos in vivo e in vitro de toxicidade induzida pelo peptídeo A 1-42. Inicialmente, demonstramos que o co-tratamento com curcumina reduziu a morte celular induzida pela exposição ao peptídeo A por 48 h em culturas organotípicas de hipocampo de ratos. Em paralelo, a curcumina preveniu a redução da proteína sinaptofisina, a geração de espécies reativas, a ativação astrocitária e microglial, bem como, a alteração na secreção de importantes mediadores inflamatórios. Além disso, o mecanismo envolvido com sua neuroproteção pode estar associado com a regulação da fosforilação da proteína -catenina e da modulação da via de sinalização PI3K, através da regulação dos substratos Akt e GSK-3 , visto que o uso do inibidor LY294002 bloqueou o efeito neuroprotetor da curcumina. Diante da intensa ativação astrocitária observada no primeiro capítulo, investigamos o efeito da curcumina na reatividade astrocitária em cultura primária de astrócitos expostos ao peptídeo A . Neste trabalho observamos que os mecanismos de proteção da curcumina envolvem a prevenção da ativação da proteína JNK e a regulação do perfil de sumoilação de astrócitos, visto que a superexpressão de SUMO-1 diminui a reatividade astrocitária induzida pelo peptídeo A . Além do efeito neuroprotetor contra a morte celular, a curcumina demonstrou ter efeitos benéficos na transmissão sináptica, evitando a diminuição da excitabilidade neuronal em fatias organotípicas de hipocampo de ratos expostas por 24 h ao peptídeo A e este efeito parece estar associado com a modulação das proteínas CaMKII e sinapsina I. Para a avaliação do efeito neuroprotetor da curcumina no modelo in vivo de toxicidade ao peptídeo A 1-42, devido a sua baixa biodisponibilidade, comparamos a eficiência de nanocápsulas de curcumina e curcumina livre na prevenção dos danos cognitivos induzidos pela injeção icv do peptídeo A . De modo interessante, observamos um significativo aumento do desempenho in vivo da curcumina nanoencapsulada, a qual apresentou efeitos similares ou melhores com uma dose 20 vezes menor do que a dose efetiva de curcumina livre. Os mecanismos de neuroproteção da curcumina neste modelo parecem envolver o fator neurotrófico BDNF e a via de sinalização PI3K/Akt. Juntos, nossos resultados não somente confirmam o potencial da curcumina no tratamento dos processos neurodegenerativos como também oferecem uma via efetiva para melhorar o efeito neuroprotetor da curcumina através da nanobiotecnologia. The increased longevity of the population has resulted in a higher prevalence of neurodegenerative diseases. Alzheimer’s disease (AD) is the most common neurodegenerative disorder and the leading cause of dementia in persons over 60 years. The AD is characterized clinically by progressive impairments in cognition and memory. These clinical features are accompanied by the presence of structural changes in brain tissue: neurofibrillary tangles formed by hyperphosphorylated tau protein and amyloid plaques formed by amyloid beta-peptide (A ). A has been considered the main processes responsible for synaptic dysfunction, neuronal death and subsequent cognitive decline in patients with AD. The current scenario of our knowledge of the etiology, pathophysiology and therapy of AD does not allow a full and satisfactory understanding of this disease and its treatment. Curcumin, a naturally occurring polyphenol, has attracted considerable interest for its beneficial potentials for human health. Over the past decade, studies have been shown that curcumin is associated with antioxidant, anti-inflammatory and anti-amyloidogenic properties in models of AD; however, the molecular basis for its neuroprotection is not yet fully understood. In this study, we evaluated several mechanisms that are modulated by curcumin in in vitro and in vivo models of A 1-42-induced toxicity. Initially, we demonstrated that co-treatment with curcumin reduced the cell death induced by exposure to peptide A for 48 h in organotypic hippocampal slice cultures. In parallel, curcumin prevented the reduction of synaptophysin protein, generation of reactive species, astrocytic and microglial activation and the changes in the release of important inflammatory mediators. Furthermore, the mechanism involved in this neuroprotection may be associated with regulation of phosphorylation of -catenin protein and modulation of PI3K signaling pathway, by regulating the substrates Akt and GSK-3 , since the use of inhibitor LY294002 blocked the neuroprotective effect of curcumin. Given the intense astrocytic activation observed in the first study, we investigated the effect of curcumin on astrocytic reactivity in primary culture of astrocytes exposed to A 1-42. In this study we observed that the protective mechanisms of curcumin involve the prevention of JNK activation and regulation of SUMOylation profile of astrocytes, whereas overexpression of SUMO-1 reduces astrocyte reactivity induced by A . Besides the neuroprotective effect against cell death, curcumin shown to have beneficial effects in synaptic transmission, avoiding the reduction of neuronal excitability in organotypic hippocampal slices exposed for 24 h to A 1-42 and this effect could be associated with CaMKII and synapsin I modulation by curcumin. For evaluating the neuroprotective effect of curcumin in an in vivo model of A -induced toxicity, due to its poor bioavailability, we compared the efficiency of curcumin-loaded lipid-core nanocapsules and free curcumin in preventing cognitive impairments induced by icv injection of A 1- 42. Interestingly, we observed a significant increase in the in vivo performance of nanoencapsulated curcumin, which presented similar or better neuroprotective results in a dose 20-fold lower compared to the effective dose of free curcumin. The neuroprotective mechanisms of curcumin in this model appear to involve the neurotrophic factor BDNF and PI3K/Akt signaling pathway. Taken together, our results not only confirm the potential of curcumin in treating neurodegenerative processes but also offer an effective way to improve the neuroprotective efficiency of curcumin through nanobiotechnology.

A isquemia cerebral está entre as principais causas de mortalidade e morbidade em países desenvolvidos e, apesar dos constantes estudos, ainda não existe um tratamento realmente eficaz para a recuperação tecidual e funcional do cérebro após o episódio isquêmico. Frente a isso, nossos objetivos foram investigar o efeito neuroprotetor da rutina, um flavonoide que apresenta como principais propriedades as atividades antioxidante e hipolipidêmica, e avaliar os possíveis mecanismos de ação em um modelo in vitro de isquemia cerebral em culturas organotípicas de hipocampo de ratos. O tratamento com rutina diminuiu significativamente a morte celular induzida pela privação de oxigênio e glicose. Nas culturas submetidas à isquemia foi observado um aumento na produção de espécies reativas, que foi diminuída com o tratamento com rutina no período de recuperação de 24 horas. Não observamos nenhuma alteração significativa na massa mitocondrial e no potencial de membrana mitocondrial. A análise por Western blotting revelou que a neuroproteção exercida pela rutina está associada à modulação da via de sobrevivência PI3K/Akt e um de seus substratos, a GSK-3β. Em conjunto, nossos resultados sugerem um efeito neuroprotetor promissor da rutina contra os danos causados pela privação de oxigênio e glicose, dando suporte à ideia de que esse flavonoide poderia ser considerado como uma estratégia terapêutica no tratamento dos danos causados pela isquemia cerebral. Cerebral ischemia is one of the major causes of mortality and morbidity in developed countries and, in spite of constant studies, there is still no accurately effective treatment for tissue and functional recovery of the brain after the ischemic episode. In view of this, our objectives were to investigate the neuroprotective effect of rutin, a flavonoid that presents antioxidant and hypolipidemic activities, on an in vitro model of cerebral ischemia, performed in organotypic cultures of rat hippocampus. We also verified some of the possible mechanisms of rutin action. Treatment with rutin significantly decreased cell death induced by oxygen and glucose deprivation. In cultures subjected to ischemia, it was observed an increase in production of reactive species, which was decreased by rutin treatment in the recovery period of 24 hours. No significant alterations were observed in mitochondrial mass and mitochondrial membrane potential. Analysis by Western blotting revealed that the neuroprotection exerted by rutin is associated with modulation of the PI3K/Akt pathway for survival and its substrates GSK-3β. In conjunction, our results suggest that rutin has promising neuroprotective effect against damage caused by deprivation of oxygen and glucose, supporting the idea that this flavonoid could be considered as a therapeutic strategy in the treatment of damage caused by cerebral ischemia.

Glioblastoma (GB) é o tumor cerebral maligno mais frequente. O prognóstico para os pacientes é ruim e a sobrevida média após o diagnóstico varia de 6 meses a 1 ano. Isso ocorre devido à ineficácia das estratégias terapêuticas dos tratamentos atuais, pois esses tipos de tumores são altamente invasivos. Deste modo, novas estratégias terapêuticas são necessárias. Neste contexto surge a doxazosina (2 - {4 - [(2,3-dihidro-1,4-benzodioxano-2-il) carbonil] piperazina-1-il} -6,7-dimetoxiquinazolina-4amina, um composto quinazolínico pertencente à classe farmacológica dos antagonistas dos receptores adrenérgicos α1, amplamente utilizada na clínica para o tratamento de pressão arterial elevada, assim como no tratamento de retenção urinária relacionado com a hiperplasia benigna da próstata (BPH). O presente estudo avaliou os efeitos do tratamento com doxazosina em modelos experimentais de gliomas humano (U-138MG) e de rato (C6). Observamos que a doxazosina foi capaz de inibir a viabilidade na linhagem celular de glioma de rato C6. Além disso, o fármaco permaneceu estável no meio de cultura após 48 horas de incubação e foi captado pelas células de glioma C6, não apresentando efeito tóxico sobre as células não tumorais (cultura organotípica e cultura primária de astrócitos) em concentrações inferiores a 250µM. Os resultados mostraram que doxazosina foi capaz de diminuir a densidade celular e induzir a morte celular em ambas as linhagens (U-138MG e C6). Além disso, o fármaco induziu a diminuição da fosforilação das proteínas Akt e GSK-3β em 24 e 48hs de tratamento. São vários os possíveis mecanismos que possam estar associados com a ação da doxasozina, dentre eles apoptose, necrose, senescência e/ou autofagia. Glioblastoma (GB) is the most frequent and most malignant human brain tumor. The prognosis for the patients with GB remains dismal, as median survival after diagnosis varies from 6 month to 1 year. This is largely due to the inability of current treatment strategies to address the highly invasive nature of this disease. Thus, new therapeutic strategies are needed. Doxazosin (2-{4-[(2,3-dihydro-1,4-benzodioxin-2yl)carbonyl]piperazin-1-yl}-6,7-dimethoxyquinazolin-4-amine, a quinazoline compound, is an selective α1-adrenoceptor antagonists, widely used for treatment of high blood pressure as well as in the treatment of urinary retention related with prostate benign hyperplasia (BPH). Doxazosin α1-adrenoceptor antagonists is a very promissing quinazoline drug, may represent chemical starting points to develop more potent death inducing agents free of α1-adrenoceptor antagonistic action and suitable for cancer treatment with minimal and well-tolerated side effects. Within this context, the present study was designed to evaluate the effects of doxazosin treatment in experimental models of gliomas. Doxazosin was able to viability inhibition of the C6 glioma cell line. Moreover, the drug seems to be stable in the culture medium after 48 hours of incubation and was taken up by C6 glioma cells and showed no toxic effect on non-tumor cells at concentrations below 250µM. The results showed that doxasozin was able to decrease cell density and induce cell death in both lineages. In addition, doxazosin induced the inactivation of Akt and of GSK-3β proteins after 24 and 48 hours. Taken together, our results show that doxazosin was able to significantly induce cells death of both, human and rat glioma lines (U-138MG and C6 respectively). The mechanisms associated with this effect involve apoptosis induction, necrosis, senescence or autophagy.

As doenças neurodegenerativas como Alzheimer, Parkinson e isquemia cerebral afetam uma grande parte da população e, na maioria das vezes, apenas tratamentos sintomáticos estão disponíveis. Essas doenças causam neuroinflamação, morte neuronal e afetam a vida cotidiana desses enfermos. Na última década, as células tronco mesenquimais surgiram como uma alternativa no tratamento dessas doenças. As células tronco mesenquimais são células indiferenciadas e imunoprivilegiadas, que contribuem na regeneração de lesões pela secreção de várias citocinas e fatores de crescimento. Vários estudos comprovam o efeito benéfico das células tronco mesenquimais em modelos in vitro e in vivo de doenças neurodegenerativas, porém até hoje não se conhece exatamente o mecanismo de ação dessas células. Estudos incipientes reportam um possível efeito adverso da terapia utilizando células tronco mesenquimais. Para entender melhor como essas células interagem com o tecido nervoso, o objetivo desse estudo foi administrar células tronco mesenquimais derivadas de medula óssea no hipocampo de ratas Wistar e analisar marcadores específicos e o comportamento desses animais Nossos resultados mostraram que as células tronco mesenquimais aumentam o imunoconteúdo de GFAP tanto no hipocampo ipsilateral quanto no contralateral à injeção. Sete dias após o procedimento cirúrgico, os níveis de GFAP retornam a níveis controle. Além disso, três dias após a injeção os níveis de beta-tubulina 3 diminuíram cerca de 25%, retornando a níveis de controle após sete dias, enquanto que o imunoconteúdo de NeuN, avaliado também três dias após a injeção das células tronco mesenquimais, não mostrou diferença do controle. Ainda, o imunoconteúdo de doublecortin também não foi diferente do controle. O teste comportamental de reconhecimento de objetos mostrou que ratas injetadas com células tronco mesenquimais apresentaram déficits de memória de curta e longa duração. Em conjunto, nossos resultados mostraram que a injeção de células tronco mesenquimais, derivadas de medula óssea no hipocampo de ratas Wistar, causou ativação astrocitária após três dias. Além disso, a presença de células tronco mesenquimais no hipocampo de ratas parece causar retração neuronal e déficit de memória e, no modelo e tempo utilizados neste trabalho, não ativou a neurogênese. Esses resultados sugerem um possível efeito adverso destas células, adicionando uma nota de cautela na utilização das mesmas. Neurodegenerative diseases as Alzheimer, Parkinson and stroke affect a large number of the population and only symptomatic treatments are available. These diseases cause neuroinflamation, neuronal death and affect everyday life of these patients. Therewith, bone marrow-derived mesenchymal stem cells emerged as an alternative to treatment of these diseases. Mesenchymal stem cells are undifferentiated and immunoprivileged cells which secret many cytokines and growth factors that help the site of the lesion. Many in in vitro and in vivo studies prove a benefic action of mesenchymal stem cells in models of neurodegenerative diseases, but, until today, the mechanism of action of these cells remains unclear. Recent studies reported a possible adverse effect of the treatment using mesenchymal stem cells. In order to understand how these cells interact with the neural tissue, the aim of this study was evaluate the effect of mesenchymal stem cells injection into hippocampus of Wistar rats and to analyze morphological and behavioral changes. Our results show that three days after the injection of mesenchymal stem cells, the immunocontent of GFAP increases in both ipsilateral and contralateral hippocampus. After seven days of injection, GFAP immunocontent returned to control levels. Furthermore, the immunocontent of b-tubulin 3 in rats that received mesenchymal stem cells decreases 25% compared to the controls, returning to normal seven days latter. NeuN and Doublecortin immunocontent, however, shows no differences from controls. In the novel object recognition task rats that received mesenchymal stem cells show deficit in short and long-term memory. Together, our results shown that mesenchymal stem cells in rats hippocampus causes astrocytic activation after three days. Also the presence of mesenchymal stem cells in hippocampus appear to cause neuronal cytoskeleton retraction. Our data suggest that the presence of this cells cause impairment on short and long-term memory, and do not activate neurogenesis in our model. These results suggest that a topic intratissue administration of mesenchymal stem cells might have possible side effects, adding a note of caution in utilization of these cells.

Dentre as doenças cerebrovasculares, a isquemia cerebral (IC) é uma das principais causas de mortalidade em países industrializados. Dados do Ministério da Saúde (2008) apontam que aproximadamente 10% da mortalidade no Brasil foram devido a essas doenças. Como ainda não há um tratamento efetivo para a recuperação tecidual e/ou funcional do cérebro após a IC, isto leva à procura de novas terapias que consigam interromper a cascada bioquímica que leva à morte celular. A berberina é um alcalóide isolado de plantas medicinais de origem asiáticas. Esta droga vem sendo amplamente utilizada pela medicina popular chinesa e indiana. Devido a sua grande facilidade em atravessar a barreira hemtaoencefálica, ela se tornou uma alternativa para estudos em doenças neurodegenerativas e neuropsiquiátricas. Alguns relatos na literatura vêm demonstrando o potencial neuroprotetor da berberina em modelos in vivo e in vitro de isquemia cerebral global e/ou focal. No entanto, as bases moleculares para esta proteção não estão bem esclarecidas. Neste trabalho, avaliamos alguns mecanismos que são modulados pela berberina em um modelo in vitro de isquemia cerebral global com utilização de cultura organotípica de hipocampo de ratos. Nossos resultados demonstraram uma menor morte celular na região do Corno de Ammon (CA) das fatias submetidas à privação de oxigênio e glicose (POG) e tratadas com berberina durante 1 h. A análise das possíveis vias de sinalização envolvidas nas neuroproteção mostrou que o efeito da berberina está associado à modulação da via de sobrevivência PI3K/Akt e um de seus substratos a GSK-3β. Além desses, também foi visto que a ação da berberina diminuiu a fosforilação da proteína de sinalização Jun cinase (JNK) e a atividade da enzima caspase-3, indutora de apoptose. Tendo em vista que a berberina agiu sobre a ativação da JNK, investigamos o efeito desta droga em outros marcadores de inflamação. Foi observada diminuição de astrócitos e microglia ativados assim como a secreção de citocinas TNFα e IL-1β nos meios de cultivo das fatias submetidas à POG e tratadas com berberina. Em paralelo, a berberina reduziu a geração de espécies reativas do oxigênio (EROS), as quais são aumentadas rapidamente após um insulto isquêmico. Em conjunto, nossos resultados abrem uma perspectiva para a caracterização de uma nova droga neuroprotetora visando sua utilização como uma alternativa terapêutica contra os danos causados pela isquemia cerebral global. Cerebral ischemia is one of the leading causes of death in industrialized countries. Data from the Ministry of Health (Brazil) shows about 10% of Brazil’s mortality was due this kind of injury. There is no still effective treatment for tissue and/or functional recovery, what leads to search for new therapies that could block the cell death biochemical pathway. Berberine is an alkaloid isolated from medical herbs with Asian origin. This drug has been widely used by popular Chinese and Indian medicine. Berberine can cross the blood brain barrier, which makes an alternative for neurodegeneratives and neuropsychiatry disorders. Studies have shown the neuroprotection effect of berberine on in vivo and in vitroglobal and/or focal cerebral ischemia models. However, the molecular basis for this protection is still unclear. In this work, we evaluated mechanisms modulated by Berberine in global cerebral ischemia model in vitro on rat organotypic hippocampal culture. Our results demonstrated a lower cell death on Cornis Ammonis (CA) region of the slices under oxygen and glucose deprivation (OGD) treated with berberine for 1 hour. The analysis of the involvement of cellular signaling pathway with the neuroprotective effect observed, showed that berberine affect the PI3K/Akt pathway and one of its substrates the GSK3β protein. Also, berberine was able to decrease the phosphorylation of protein JNK and the caspase-3 activity, an apoptosis inducer. Once berberine modulated JNK, we investigated its effect on other inflammation markers. It was observed a decrease of astrocytes and microglia activation and cytokines (TNF- e IL-1β) secretion on OGDberberine treated culture medium. In the same way, berberine was able to reduce the reactive oxygen species (ROS) formation, which is a feature observed after an ischemic insult. Taken together, our findings open a perspective for the characterization of a new neuroprotective drug for future use as an alternative therapeutic strategy against damage caused by global cerebral ischemia.

A Doença de Alzheimer é uma doença neurodegenerativa relacionada à idade, que se caracterizada pela perda progressiva da memória, pela incapacidade de realizar atividades do cotidiano e alterações de personalidade. Esta doença é caracterizada histopatologicamente pela presença de placas senis e dos emaranhados neurofibrilares e também pela perda sináptica e morte neuronal. Além disso, já está bem estabelecido que a neuroinflamação é uma característica proeminente do cérebro de pacientes com doença de Alzheimer, no qual respostas inflamatórias desempenham um papel significativo na progressão da doença. Infelizmente, os fármacos utilizados no tratamento desta doença são limitados a inibidores da acetilcolinesterase que não têm impacto na patogênese da doença. As estatinas, que pertencem à classe de drogas redutoras de colesterol, têm sido propostas como novos agentes úteis na terapia da doença de Alzheimer devido às suas propriedades neuroprotetoras e anti-inflamatórias. Neste estudo, avaliamos o efeito neuroprotetor da atorvastatina, um inibidor da HMG-CoA redutase contra a toxicidade induzida pelo peptídeo Aβ25-35 em culturas organotípicas de hipocampo de ratos. As culturas foram tratadas com 2,5 uM ou 5μM de atorvastatina e então expostas a 25μM do peptídeo Aβ25-35 durante 48h. Também foi investigado o envolvimento da via de sinalização PI3K, as respostas oxidativas, a ativação astroglial, e os níveis de sinaptofisina (marcador pré-sináptico) e de citocinas. O tratamento com atorvastatina impediu a lesão celular induzida pela exposição ao Aβ25-35, reduziu as respostas inflamatórias e oxidativa e aumentou o imunoconteúdo de sinaptofisina. Além disso, a atorvastatina preveniu significativamente a ativação da GSK-3β, a ativação astroglial e o aumento nos níveis de TNF-α e IL-6. Tomados em conjunto, estas observações sugerem que a atorvastatina pode proporcionar uma eficaz ação neuroprotetora contra a neurotoxicidade induzida pelo Aβ através da ativação da via de sinalização PI3K/AKT e atenuação das respostas oxidativas e neuroinflamatórias, podendo ser uma potencial terapia a ser usada na DA. Alzheimer’s disease is an age-related neurodegenerative disorder characterized by progressive memory loss, inability to perform the activities of daily living and personality changes. AD is characterized histopathologically by the presence of senile plaques, neurofibrillary tangles, synapse loss and neuronal death. Moreover, it is now recognized that neuroinflammation is a proeminent feature of Alzheimer’s disease brain, with inflammatory responses playing a significant role in modulating disease progression. Unfortunately, drugs effective for this disease are limited to acetylcholinesterase inhibitors that do not impact disease pathogenesis. Statins, which belong to the class of cholesterol-reducing drugs, were proposed as novel agents useful in AD therapy due the neuroprotective and anti-inflammatory properties that they have. In this study, we evaluated the neuroprotective effect of atorvastatin, a HMG-CoA reductase inhibitor, against Aβ25-35 peptide induced toxicity in organotypic hippocampal slice cultures. The cultures were treated with 2.5μM or 5μM of atorvastatin and then exposed to 25μM of Aβ25-35 for 48h. We also investigated the involvement of PI3K signaling pathway, oxidative responses, astroglial activation, and synaptophysin (pre-synaptic marker) and cytokines levels on the atorvastatin protection against β-amyloid-induced toxicity. Atorvastatin treatment prevented the cell damage induced by the exposure to peptide Aβ25-35, reduced inflammatory and oxidative responses and increased the immunocontent of synaptophysin. In addition, atorvastatin significantly prevented the activation of GSK-3β, the astroglial activation and the β-amyloid-induced increase in TNF- and IL-6 levels. Taken together, these observations suggest that atorvastatin may provide an effective neuroprotective action against neurotoxicity induced by Aβ through the activation of the PI3K/AKT signaling pathway and attenuation of oxidative responses and neuroinflammation, and could be a potencial drug used on Alzheimer disease.

A doença de Alzheimer (DA) é uma devastadora desordem neurológica que afeta mais de 37 milhões de pessoas ao redor do mundo, caracterizada pelo progressivo dano cognitivo e pela perda da memória. Estas alterações clínicas são acompanhadas por alterações histológicas cerebrais características da doença, as quais incluem atrofia cerebral, perda de neurônios e disfunção sináptica secundárias à deposição extracelular do peptídeo beta-amilóide (Aβ) e à deposição intracelular de emaranhados neurofibrilares constituídos da proteína tau. Fármacos disponíveis para a terapia da DA apresentam efeito limitado e tratamentos utilizando um único medicamento ou a combinação de terapias que possam efetivamente parar ou modificar o curso da doença ainda não se encontram disponíveis. O resveratrol, um polifenol de origem vegetal, tem atraído considerável interesse devido aos seus potenciais benefícios à saúde humana. Diversos estudos têm demonstrado que o resveratrol possui propriedades anti-amiloidogênicas; entretanto, os efeitos biológicos in vivo do resveratrol são fortemente limitados devido a sua baixa biodisponibilidade, a qual representa uma barreira no desenvolvimento de aplicações terapêuticas do resveratrol. Neste contexto, o objetivo deste estudo foi desenvolver uma nova formulação capaz de superar a baixa solubilidade, a limitada estabilidade, a elevada metabolização e a baixa biodisponibilidade do resveratrol e avaliar o seu efeito frente à toxicidade induzida pelo Aβ em modelos in vitro e in vivo. Inicialmente, o isômero trans do resveratrol foi incorporado em nanocápsulas poliméricas de núcleo lipídico (RSV-LNC) e a distribuição destas nanocápsulas nos tecidos cerebral, hepático e renal foi avaliada após a administração intraperitoneal (i.p.) ou por gavagem em ratos saudáveis. As nanocápsulas apresentaram elevada capacidade de encapsulamento do resveratrol e animais tratados com RSV-LNC exibiram maior concentração do resveratrol no cérebro, no fígado e no rim quando comparados aos animais tratados com resveratrol livre (RSV) após administrações diárias pelas vias i.p. ou gavagem. Na sequência, nós comparamos o efeito do tratamento com RSV e RSV-LNC frente à toxicidade induzida pelo Aβ através da exposição de culturas organotípicas de hipocampo ao Aβ1-42 por 48 h. Tanto o tratamento prévio quanto o simultâneo das culturas com RSV ou RSV-LNC reduziram significativamente a morte celular induzida pelo Aβ, com o RSV-LNC apresentando efeito mais pronunciado. O pré-tratamento com ambos, RSV ou RSV-LNC, preveniu a produção de espécies reativas de oxigênio; entretanto, o tratamento simultâneo com RSV não protegeu as culturas do dano oxidativo. Ambos os tratamentos, prévio e simultâneo, com RSV-LNC bloquearam a neuroinflamação desencadeada pelo Aβ de maneira sustentada. Além disso, apenas os tratamentos com RSV-LNC foram capazes de aumentar a liberação da IL-10 mesmo na presença do Aβ e prevenir/reduzir a ativação glial e a fosforilação da JNK. Finalmente, nós avaliamos o efeito do resveratrol frente à toxicidade induzida pelo Aβ através da injeção intracerebroventricular do Aβ1-42 em ratos. Nós observamos que os animais que foram injetados com o Aβ1-42 exibiram um significativo défcit na memória, o qual foi acompanhado pela significativa redução nos níveis da sinaptofisina no hipocampo. É importante ressaltar que através do uso das nanocápsulas o resveratrol foi capaz de reduzir estes efeitos deletérios do Aβ1-42 enquanto o tratamento com RSV não foi capaz de proteger da toxicidade induzida pelo Aβ, o que pode ser explicado pelo robusto aumento na biodisponibilidade cerebral do resveratrol atingida pelo uso das nanocápsulas. Adicionalmente, a ativação astrocitária e microglial, bem como fosforilação da JNK desencadeada pelo Aβ foram reduzidas somente após o tratamento com RSV-LNC, enquanto ambos os tratamentos com RSV e RSV-LNC foram capazes de reestabelecer os distúrbios na sinalização mediada pela GSK-3β e a desestabilização da β-catenina desencadeadas pelo Aβ. Juntos, nossos resultados não somente confirmam o potencial do resveratrol no tratamento dos processos neurodegenerativos como também oferecem uma via efetiva para melhorar o efeito neuroprotetor do resveratrol através de um sistema nanocarreador. Estes resultados fornecem suporte para futuros estudos objetivando o entendimento dos mecanismos envolvidos no efeito neuroprotetor do resveratrol. Além disso, a combinação do resveratrol com o sistema de entrega mediado por nanocápsulas poliméricas de núcleo lipídico abrem novas possibilidades para o tratamento da doença de Alzheimer. Alzheimer's disease (AD) is a devastating neurological disorder that affects more than 37 million people worldwide, characterized clinically by progressive impairments in cognition and memory. These clinical features are accompanied by characteristic histological changes in the brain, which include brain atrophy, loss of neurons and loss of synaptic function secondary to extracellular deposition of amyloid-beta peptide (Aβ) and intracellular deposition of neurofibrillary tangle composed of the microtubule-associated protein tau. Available drugs for AD therapy have small effect sizes and we still not have a single treatment or combination therapy that can effectively stop or reverse the relentless progression of AD. Resveratrol, a naturally occurring polyphenol, has attracted considerable interest for its beneficial potentials for human health. Several studies have been shown that resveratrol is associated with anti-amyloidogenic properties; however, the in vivo biological effects of resveratrol appear strongly limited by its low bioavailability, which is a barrier to the development of therapeutic applications. In this context, the present study was designed to develop a novel resveratrol formulation to overcome its poor solubility, limited stability, high metabolization and weak bioavailability, and to evaluate the effects of resveratrol against in vitro and in vivo Aβ-induced toxicity. Initially, trans-resveratrol was loaded into lipid-core nanocapsules (RSV-LNC) and the nanocapsule distribution in brain, liver and kidney tissues was evaluated by intraperitoneal (i.p.) and gavage routes in healthy rats. Lipid-core nanocapsules showed high entrapment of resveratrol and animals treated with RSV-LNC displayed a higher resveratrol concentration in the brain, the liver and the kidney than those treated with free resveratrol (RSV) after daily i.p. or gavage administration. Next, we compared the effects of RSV and RSV-LNC treatment against Aβ-induced toxicity by expositing organotypic hippocampal cultures to Aβ1-42 by 48 h. Pre- and co-treatment of cultures with both, RSV and RSV-LNC, significantly attenuated Aβ-induced cell death, with RSV-LNC showing somewhat higher potency. Reactive oxygen species formation was prevented by pretreatment with both RSV or RSV-LNC; however, co-treatment with RSV failed to protect cultures from oxidative damage. Pre- and co-treatment with RSV-LNC was able to block the neuroinflammation triggered by Aβ in a sustained pattern. Furthermore, only RSV-LNC treatments were able to increase IL-10 release even in the presence of Aβ, and prevent/decrease glial activation and JNK phosphorylation. Finally, we evaluated the effects of resveratrol against Aβ-induced toxicity by using an intracerebroventricular injection of Aβ1-42 model in rats. We found that Aβ1-42-injected animals showed a significant impairment on learning-memory ability, which was paralleled by a significant decrease in hippocampal synaptophysin levels. Noteworthy, by using lipid-core nanocapsules, resveratrol was able to rescue these deleterious effects of Aβ1-42 while treatment with RSV failed to protect against Aβ-induced toxicity, which can be explained by robust increase of brain bioavailability of resveratrol achieved by lipid-core nanocapsules. Additionally, activated astrocytes and microglial cells, as well as JNK phosphorylation triggered by Aβ was reduced only after RSV-LNC treatment, while both RSV and RSV-LNC treatments were able to restore the disturbance in GSK-3β signaling and destabilization of β-catenin triggered by Aβ. Taken together, our results not only confirm the potential of resveratrol in treating neurodegenerative processes but also offer an effective way to improve the neuroprotective efficiency of resveratrol by nanocarrier delivery system. These findings provide further support for future studies aiming at precisely understanding of mechanisms involved in the neuroprotective effects of resveratrol. Furthermore, the combination of resveratrol and lipidcore nanocapsules-based delivery system may open new avenues for the treatment of Alzheimer’s disease.

As plantas são importantes fontes de produtos naturais com atividade biológica que diferem quanto a estrutura e propriedades biológicas. Uma das atividades biológicas dos componentes naturais que tem recebido grande atenção é a capacidade de exercer atividade antitumoral em diferentes tipos de câncer. A boldina é um alcaloide encontrado abundantemente nas folhas e cascas do boldo (Peumus boldus Mol), uma árvore de pequeno porte originária do Chile. Entre outras propriedades, já foi demonstrado que a boldina exerce feito antitumoral em linhagens de glioma in vitro. Neste contexto, o presente estudo avaliou os efeitos do tratamento com boldina em modelos experimentais de gliomas e câncer de bexiga. Boldina foi capaz de diminuir o crescimento celular das linhagens C6 e U-138 MG, por induzir parada do ciclo celular na fase G2/M e/ou apoptose. Estes achados parecem estar associados à inativação da proteína AKT e ativação da proteína GSK-3β. Além disso, a eficácia de boldina também está relacionada com uma diminuição na atividade da proteína ERK. Estes resultados nos levaram a investigar o efeito da boldina em um modelo experimental de glioma em ratos in vivo. O tratamento com 50 mg/Kg/dia de boldina i.p. por 10 dias reduziu significativamente o volume dos tumores implantados nos ratos. Adicionalmente, a análise patológica mostrou que as características de malignidade, como necrose, hemorragia e proliferação, diminuíram nos tumores dos ratos tratados. Experimentos toxicológicos com ratos sadios tratados com 50 mg/Kg/dia de boldina i.p. por 14 dias não revelaram sinais de toxicidade tecidual, danos gastrointestinais ou alteração de atividade de enzimas hepáticas. Ademais, a análise do efeito de boldina em um modelo de câncer de bexiga in vitro, mostrou resultados similares como os observados nas linhagens de glioma. Boldina diminui o crescimento celular da linhagem T24 e induziu parada em G2/M e apoptose. Estes achados também estão relacionados com diminuição da atividade das proteínas AKT e ERK, e aumento de atividade de GSK-3β. Juntos, nossos resultados propõem um novo componente natural, o alcaloide boldina, para o desenvolvimento de um novo agente anticâncer, o qual poderá ser usado em conjunto com os regimes de quimioterapia já estabelecidos. Plants are important sources of biologically active natural products which differ in terms of structure and biological properties. One of the biological activities of plant compounds that has attracted great interest is the ability to exert antitumoral activity in different types of cancer. Boldine is an alkaloid that occurs abundantly in the leaves and barks of boldo (Peumus boldus Mol.) a widely distributed native tree of Chile. Among other properties, boldine has been shown to exert antitumoral activity against glioma cell lines cells in vitro. Within this context, the present study was designed to evaluate the effects of boldine treatment in experimental models of gliomas and bladder cancer. Boldine was able to diminish the cell growth of C6 and U-138 MG cell lines, by inducing cell cycle arrest at G2/M phase and/or apoptosis. These findings appear to be associated to the inactivation of AKT protein and activation of GSK-3β protein. Additionally, the efficacy of boldine is also correlated with decrease in ERK activity. These results lead us to investigate the effect of boldine in an in vivo rat glioma experimental model. Treatment with 50 mg/Kg/day of boldine i.p. for 10 days significantly diminished the volume of implanted gliomas in rats. Additionally, pathological analysis demonstrated that malignant characteristics, such as necrosis, hemorrhage and proliferation, appeared to be lower in boldinetreated rats. Toxicological experiments with healthy rats treated with 50 mg/Kg/day of boldine i.p for 14 days did not reveal signals of tissue toxicity, gastrointestinal damage or alteration in the activity of hepatic enzymes. Moreover, the analysis of boldine effect in a model of bladder cancer in vitro, showed similar results to those observed in glioma cell lines. Boldine diminished the T24 cell growth and induced G2/M arrest and apoptosis. These findings were also related to decrease in AKT and ERK activities and increase in GSK-3β activity. Taken together, our results propose a novel natural compound, the alkaloid boldine, for the development of a new anticancer agent, which could be used in conjunction with the established quemotherapies regimens.

Dentre os tumores cerebrais primários, o glioblastoma (GBM) é o mais comum, apresentando alta taxa de mortalidade e morbidade. O tratamento convencional desses tumores tem surtido pouco efeito, com alta taxa de recorrência e progressão da doença. Neste trabalho, buscou-se aprimorar o conhecimento sobre a biologia destes tumores e, utilizando polifenóis amplamente distribuídos na natureza, procurar novas formas de terapia. Nesta tese demonstrou-se que o tratamento com resveratrol e quercetina diminuíram o número de células de maneira tempo e dose dependente em linhagens de GBM humano (U87 e U138), de camundongo (GL261) e de rato (C6), sendo a última a mais sensível e a utilizada neste trabalho. Esse efeito foi observado apenas em linhagens tumorais, não ocorrendo em cultura primária de astrócitos. Resveratrol em altas doses (50 M) induziu apoptose, necrose e parada no ciclo celular. Agudamente, o tratamento com doses baixas de resvetraol (10 M) mais quercetina (25 M) – 24 a 72 h - induziu apoptose, enquanto cronicamente – 12 dias – induziu senescência celular. Esses efeitos não ocorreram quando esses compostos foram utilizados isoladamente. Até então, a indução de senescência pela combinação destes compostos não tinha sido demonstrada. Como provável mecanismo de ação demonstrou-se que o tratamento combinado destes polifenóis induziu senescência através da indução de quebra dupla de DNA e ativação da via da p53. O tratamento com as drogas isoladas não induziu dano ao DNA. A partir de então, investigou-se o efeito destes compostos em um modelo in vivo de implante de gliomas em ratos. Inesperadamente, a quercetina (50 mg/kg/dia intraperitoneal (i.p.)) induziu aumento do volume tumoral, o que não foi observado com o resveratrol (30 mg/kg/dia i.p.) e com a combinação de resveratrol mais quercetina. Para explicar este efeito prevalente do resveratrol nós elaboramos as seguintes hipóteses: 1. necrose/angiogênese: por diminuir a necrose o resveratrol pode ter diminuido a angiogênese, que pode ter sido aumentada pela quercetina; 2. Modulação do sistema imunológico: a quercetina foi capaz de imunussuprimir os animais (por diminuir a proliferação das células T-periféricas após estimulação por fitohemaglutinina e concanavalina A) e a combinação de resveratrol mais quercetina aumentou a estimulação das células T periféricas. Hipoteticamente, atribuiu-se a divergência entre o efeito antitumoral in vitro e in vivo à ausência de senescência neste último, o que pode ser indicado pela ausência da diminuição do índice mitótico. Além disso, o estresse da cultura, um fator indutor de senescência celular, é perdido no modelo in vivo. Com base nos resultados aqui apresentados concluí-se que o resveratrol e a quercetina possuem um potencial antitumoral em gliomas in vitro que precisa de estudos mais aprofundados in vivo para melhorar o conhecimento dos efeitos exercidos por estes afim de se estabelecer uma dose segura para o tratamento dessa e de outras doenças para as quais essas moléculas possam vir a ser utilizadas. Glioblastoma (GBM) is the most common primary brain tumor, with high mortality and morbidity. The conventional treatment of these tumors has little effect, with high recurrence and progression of the disease. In this work, we set out to better understand the biology of these tumors, looking for new treatment approaches, and, by using polyphenols widely spread on nature, seek for new forms of therapy. In this thesis we demonstrated that the resveratrol and quercetin treatment decreased the cell number in a time and dose dependent manner in GBM cell lines from human (U87 and U138), mouse (GL261) and rat (C6) being the last the most sensitive and therefore the cell line used in this work. This effect was not observed in primary astrocyte cell culture. Higher doses of resveratrol (50 M) induced apoptosis, necrosis and cell cycle arrest. Acutely, the treatment of lower doses of resveratrol (10 M) plus quercetin (25 M) – 24 to 72 h - induced apoptosis while chronically – 12 days – this treatment induced cell senescence. These effects did not occur when the compounds were utilized alone. Until now, the induction of senescence by the combination of these compounds had not been demonstrated. As a probable mechanism of action it was showed that the cotreatment of these polyphenols induced senescence through inducing DNA damage by generating DNA double strand breaks and activating the p53 pathway. The treatment with the drugs alone did not induce DNA damage. These findings lead us to investigate the effect of these compounds in an in vivo rat glioma experimental model. Unexpectedly, quercetin (50 mg/kg/day) induced an increase in the tumor volume, which was not observed for resveratrol (30 mg/kg/dia) and the combination of the resveratrol plus quercetin. To explain this prevalent effect of resveratrol it was elaborated the following hypotheses: 1. necrosis/angiogenesis: by decreasing the necrosis, resveratrol can diminish the angiogenesis, that can be increased by quercetin; 2. modulation of immunological system: quercetin was able to imunossupress the animals (by diminishing the peripherical T-cells proliferation upon phytohemmaglutinin and concanavalin A stimulation) and the combination of resveratrol plus quercetin increased the peripherical T-cell proliferation. Hypothetically, the divergence between the in vitro and in vivo antitumoral effect was attributed to the absence of senescence induction in the latter that can be indicated by the lack of mitotic index decrease. Besides, the culture stress, a senescence inductor factor, is lost in the in vivo model. Based in the results presented here, we concluded that resveratrol and quercetin have a potential antitumoral effect in GBM in vitro and this potential needs more in vivo studies to better harvest this potential and to establish a safe concentration to treat this and other diseases in which these compounds could be used.

O desequilíbrio entre defesas antixiodantes e espécies reativas, conhecido como estresse oxidativo, tem sido relacionado com o desenvolvimento de doenças neurodegenerativas. Diversos estudos indicam que o exercício físico traz benefícios à saúde, inclusive para o sistema nervoso central, que estariam relacionados à adaptação das defesas antioxidantes. Além disso, pesquisas sugerem que o exercício associado a uma condição de retrição calórica pode reduzir tanto a incidência quanto a severidade de desordens neurológicas. O objetivo deste trabalho foi avaliar a influência de exercício físico e restrição calórica no estado redox e em parâmetros gliais no hipocampo de ratos. Quarenta ratos Wistar machos, com idade de aproximadamente 60 dias, foram divididos em 4 grupos: alimentados ad libitum e sedentários (AS), alimentados ad libitum e exercitados (AE), em restrição calórica e sedentários (RS) e em restrição calórica e exercitados (RE). Os animais foram sacrificados após 3 meses de restrição calórica (30% da ingestão de ração) e exercício físico (de intensidade moderada em esteira), sendo o hipocampo cirurgicamente removido para avaliação dos parâmetros de interesse. Foram realizadas também análises bioquímicas séricas. Os grupos AE, RS and RE apresentaram um aumento nos níveis de glutationa reduzida (GSH) e na reatividade antioxidante total (TAR). Os níveis de nitratos/nitritos diminuiram somente no grupo RE. Foi observado um decréscimo no conteúdo de proteínas carboniladas nos grupos AE, RS e RE, enquanto nenhuma modificação foi detectada no ensaio de TBARS (espécies reativas ao ácido tiobarbitúrico). Não houve diferenças no potencial antioxidante reativo total (TRAP), na atividade da superóxido dismutase (SOD), no conteúdo de S100B e GFAP, entretanto, a restrição calórica foi capaz de aumentar a captação de glutamato (grupos RS e RE) e a atividade da glutamina sintetase (GS) (grupo RS). O exercício físico, a restrição calórica e a combinação de ambos são capazes de atenuar o dano oxidativo no hipocampo, possivelmente através da modulação de parâmetros gliais, podendo ser utilizados como estratégias na prevenção de doenças neurodegenerativas. Imbalanced redox status has been related to neurodegenerative disease development. Some studies demonstrate that physical activity produces antioxidant adaptations that have health benefits, including in the nervous system. Additionally, available data suggest exercise and a caloric restriction regimen may reduce both the incidence and severity of neurological disorders. Therefore, our aim was to compare hippocampal redox status and glial parameters among sedentary, trained, caloric-restricted sedentary and caloric-restricted trained rats. Main methods: Forty male adult rats were divided into 4 groups: ad libitum-fed sedentary (AS), ad libitum-fed exercise training (AE), calorie-restricted sedentary (RS) and calorie-restricted exercise training (RE). The caloric restriction (decrease of 30% in food intake) and exercise training (moderate in a treadmill) were carried out for 3 months. Thereafter hippocampus was surgically removed, and redox and glial parameters were assessed. Key findings: Increases in reduced glutathione (GSH) levels and total antioxidant reactivity (TAR) were observed for AE, RS and RE groups. The nitrite/nitrate levels decreased only at RE. We found a decrease in carbonyl content for the AE, RS and RE groups, while no modifications were detected in thiobarbituric acid reactive substances (TBARS). Total reactive antioxidant potential (TRAP), superoxide dismutase (SOD) activity, S100B and glial fibrilary acid protein (GFAP) content did not change, but caloric restriction was able to increase glutamine synthetase (GS) activity (RS group) and glutamate uptake (RS and RE groups). Significance: Exercise training, caloric restriction and both combined can decrease oxidative damage in the hippocampus, possibly involving modulation of astroglial function, and could be used as a strategy for the prevention of neurodegenerative diseases.

A doença de Alzheimer é uma desordem neurodegenerativa cuja patogenia não é completamente elucidada. Atribui-se ao peptídeo beta-amilóide (A ), em sua forma oligomérica ou fibrilada, um importante papel neste processo. Uma vez que a produção e a fibrilação do peptídeo ocorrem ao nível de membrana neural, sua dinâmica e composição lipídica podem modular a cascata amilóide e/ou interferir na extensão do dano gerado pela mesma. Tendo isto em vista e considerando o potencial sinalizatório dos glicoesfingolipídios, o objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito do peptídeo betaamilóide (A 25-35), em sua forma fibrilada ou não-fibrilada, sobre a biossíntese dos gangliosídios em modelo de cultura organotípica de hipocampo. Para tanto, foram utilizados ratos Wistar de 6-8 dias, dos quais o hipocampo foi dissecado, fatiado e submetido à cultura. No 28º dia de cultura foi adicionado A 25- 35 (25μM), em sua forma fibrilada ou não fibrilada; após 24h adicionou-se ao meio D- [1-14C]-galactose para avaliar a biossíntese dos gangliosídios; no 30º dia a morte celular foi analisada com iodeto de propídio. A partir das fatias, os gangliosídios radiomarcados foram extraídos, purificados, analisados por HPTLC, fluorografia e densitometria. Nossos resultados demonstraram uma alteração na biossíntese de gangliosídios induzida pelo peptídeo beta-amilóide A 25-35, um efeito que foi dependente de seu estado de fibrilação. Desta maneira, o A 25-35, em sua forma fibrilada, promoveu um aumento na biossíntese de GM3 e uma redução na biossíntese de GD1b, ao passo que o peptídeo não fibrilado levou a um aumento na síntese do gangliosídio GM1. Uma vez que o GM3 é considerado um gangliosídio apoptótico, quando expresso em neurônios adultos, um aumento em sua síntese pode estar relacionado aos eventos tóxicos desencadeados pelo peptídeo beta-amilóide fibrilado. O GM1, por sua vez, ainda não possui um papel suficientemente claro no desenvolvimento da doença de Alzheimer. Uma série de efeitos neuroprotetores são atribuídos a este gangliosídio enquanto fortes evidências sugerem que o GM1 poderia acelerar o processo de fibrilação do beta-amilóide, e assim influenciar a progressão da doença. A fim de investigar o papel do GM1 no presente modelo, realizamos uma série de experimentos com a finalidade de avaliar uma possível ação neuroprotetora deste gangliosídio. Como resultado, um pré-tratamento das fatias hipocampais com GM1(10μM) foi capaz de prevenir a toxicidade induzida pelo peptídeo beta-amilóide em sua forma fibrilada, como demonstram os resultados da captação de iodeto de propídio. Com o intuito de corroborar sua ação neuroprotetora, bem como investigar o mecanismo pelo qual esta neuroproteção seria mediada, analisamos o efeito de um tratamento com GM1 (1h, 6h, 12h ou 24h) sobre as alterações induzidas pelo peptídeo beta-amilóide no estado de fosforilação (ativação/inativação) da GSK3b. Nossos resultados demonstraram um importante efeito neuroprotetor do GM1 após 24 horas de tratamento, uma vez que nestas circunstâncias este gangliosídio foi capaz de reverter a ativação (defosforilação) da GSK3b, uma via de sinalização associada à morte celular programada. Como conclusão, nossos resultados dão suporte a participação dos gangliosídios em modelos de doença de Alzheimer, e sugerem uma ação neuroprotetora do gangliosídio GM1 frente à toxicidade induzida pelo beta-amilóide, o que, no futuro, pode ser explorado como uma alternativa terapêutica ao tratamento do Alzheimer. Alzheimer disease (AD) is a neurodegenerative disorder whose pathogenesis is still poorly understood. It is attributed to beta-amyloid peptide, in its fibrillar or nonfibrillar forms, an important role in the disease development and progression. Once the production and fibrillation of beta-amyloid peptide occurs on the neural membrane surface, the lipid dynamic and composition of these membranes could modulate amyloid cascade and/or interfere in the damage triggered by it. Taking this into account, and considering the potential signalling role of glycosphingolipids, the objective of this study was to investigate the effect of fibrillar and non-fibrillar beta-amyloid peptide (Ab25-35) upon ganglioside biosynthesis in a model of organotypic hippocampal culture. In order to do this, we used 6-8 days old Wistar rats, whose hippocampi were dissected, sliced and subjected to culture. On the 28th in vitro day, A 25-35 (25μM) was added to the culture medium, in its fibrillar or non-fibrillar forms. After 24h incubation, D-[1-C14]-galactose was added to the medium with the purpose of labeling ganglioside; on day 30th in vitro day cell death was analyzed by PI uptake. The radiolabeled gangliosides were extracted from the hippocampal slices, purified, and analyzed by HPTLC, fluorography and densitometry. Our results demonstrated an Ab25-35 induced alteration in ganglioside biosynthesis, an effect which seemed to be dependent on the peptide fibrillation state. Furthermore, the fibrillar Ab25-35 caused an increase in GM3 and a reduction in GD1b biosynthesis, whereas the non-fibrillar form of this peptide was able to enhance the synthesis of GM1 ganglioside. Once GM3 is an apoptotic ganglioside, when expressed in adult neurons, an increase in its synthesis could take part of the toxic events triggered by the fibrillar betaamyloid peptide. GM1, in turn, has a still poorly understood participation in Alzheimer development. A sort of neuroprotective effects are attributed to this ganglioside while several evidences suggest that GM1 could accelerate the endogenous fibril formation, and thence influence the disease progression. To further investigate the role of GM1 ganglioside in our model, we have performed some experiments in order to test a possible neuroprotective effect of this gangliosides. As a result, a pre-treatment of the hippocampal slices with 10μM GM1 was able to prevent the toxicity triggered by the fibrillar beta-amyloid peptide, when measured by PI uptake protocol. In order to corroborate its neuroprotective action, as well as to investigate a candidate mechanism by which GM1 could promote neuroprotection, we have analyzed the effect of GM1 treatment (1h, 6h, 12h and 24h) upon the amyloid-induced alterations in GSK3b phosphorylation/dephosphorylation state. Our results demonstrated an important effect of GM1 after 24h incubation, once it was able to reverse the amyloid-induced dephosphorilation (activation) of GSK3b, a signalling pathway involved in apoptosis triggering. Taken together, our results provides new and important support for the ganglioside participation in Alzheimer models, and suggests a protective role of GM1 upon the amyloid induced toxicity, which, in the future, could expand the therapeutic strategy available for Alzheimer disease treatment.

Estudos com resveratrol (RSV) tiveram um crescimento exponencial nos últimos anos, especialmente focando seu efeito benéfico na saúde humana. Recentemente, foram publicados trabalhos mostrando um forte efeito neuroprotetor, não somente reduzindo lesões cerebrais, mas também promovendo a recuperação funcional após a isquemia cerebral. Entretanto, as bases moleculares para a neuroproteção ainda são desconhecidas. Neste trabalho, avaliamos diversos mecanismos que são modulados pelo resveratrol em modelos experimentais de isquemia cerebral. Inicialmente, demonstramos que o tratamento com RSV, administrado durante 7 dias antes da indução da lesão isquêmica, diminuiu a morte neuronal em hipocampo e córtex cerebral de ratos submetidos a isquemia cerebral global. Em paralelo, reduziu a geração de espécies reativas de oxigênio e nitrogênio. Este efeito foi associado com o aumento de antioxidantes endógenos, além da prevenção do aumento da peroxidação lipídica e da diminuição da atividade da Na+K+-ATPase induzidos pela isquemia cerebral global. Tendo em vista que o insulto isquêmico aumentou rapidamente os níveis de espécies reativas de oxigênio, investigamos o efeito do resveratrol sobre o perfil lipídico, e demonstramos que ele foi capaz de prevenir a diminuição de gangliosídeos, fosfolipídios e colesterol observada em hipocampo e córtex de ratos isquêmicos. A análise de vias de sinalização possivelmente envolvidas, mostrou que o efeito neuroprotetor do resveratrol envolve a modulação da via de sobrevivência PI3- K/Akt através da ativação de seus substratos GSK-3β e CREB. Adicionalmente, vias que controlam a neuroinflamação foram moduladas por resveratrol, o qual diminuiu a ativação glial, reduziu a fosforilação da JNK, diminuiu a translocação nuclear de NF- κB, reduzindo sua ativação e seus possíveis substratos iNOS e COX-2. A seguir avaliamos o efeito do resveratrol em promover a angiogênese em células endoteliais cerebrais e demonstramos que ele foi capaz de promover a proliferação, migração e indução da formação de tubo vascular in vitro. Além da função da célula, o RSV mostrou mudar o aspecto morfológico de células endoteliais do cérebro associadas com o rearranjo do citoesqueleto e relocalização de β-catenina e VE-caderina. A avaliação de vias de sinalização associadas com a angiogênese promovida pelo resveratrol, mostrou o envolvimento das vias PI3-K/Akt e MAPK/ERK, que regularam eNOS modulando os níveis de VEGF e metaloproteinases. Considerando que angiogênese e neurogênese são processos acoplados, investigamos o efeito do RSV no aumento de fatores tróficos e na plasticidade neuronal. Demonstramos que o RSV promoveu a recuperação funcional e está intimamente relacionada com o aumento da angiogênese e neurogênese após a isquemia cerebral focal. Em conjunto, nossos resultados abrem a perspectiva para o desenvolvimento de uma nova estratégia terapêutica para o tratamento da isquemia cerebral. Recent studies with resveratrol (RSV) have been growing exponentially throughout the years, especially focusing on its beneficial effect on human health. Recently published studies, showing strong neuroprotective effects of RSV, not only reduce brain damage, but also promotes functional recovery after stroke. However, the molecular basis for neuroprotection is still unknown. In this study, we evaluated various mechanisms that are modulated by RSV in experimental models of cerebral ischemia. Initially, we demonstrated that by administering RSV, for 7 days prior to global cerebral ischemia, decreased neuronal cell death in the cerebral cortex and hippocampus of rats as well as reducing the generation of oxygen and nitrogen reactive species. The observed neuroprotection was associated with increased endogenous antioxidants, a decrease of Na+ K+ ATPase, and the prevention of lipid peroxidation. With an ischemic insult, levels of ROS rapidly increase which may lead to a decrease in lipids. However, we investigated the effects of RSV on lipid profiles and it showed that it was able to prevent a decrease in the amount of gangliosides, phospholipids, and cholesterol observed in the hippocampus and cortex of ischemic rats. There are several possible signaling pathways of RSV. Analysis of these pathways reveals that the neuroprotective effects of RSV involve the modulation of PI3-K/Akt survival pathway by activating its substrates GSK-3β and CREB. Furthermore, RSV modulates pathways involved in neuroinflammation, decreasing glial activation, phosphorylation of JNK, nuclear translocation and activation of NF- κB and its possible substrates of iNOS and COX-2. Additionally, we also investigated the effects of RSV on angiogenesis in brain endothelial cells. Results showed that RSV was able to promote proliferation, migration and vascular tube formation in vitro. Signaling pathways associated with angiogenesis by RSV, involves PI3-K/Akt and MAPK/ERK pathways which both regulate eNOS in the modulation of VEGF and metalloproteinase levels. Furthermore, RSV showed that the morphological change of brain endothelial cells was associated with cytoskeletal rearrangement and relocation of β-catenin and VE-cadherin. Considering that angiogenesis and neurogenesis are coupled processes, we investigated the effects of RSV on the increase of trophic factors and neuronal plasticity. We demonstrate that RSV increased functional recovery as well as intimately related to the increase of angiogenesis and neurogenesis after focal cerebral ischemia. Therefore, our results open the perspective for the development of a new therapeutics for the treatment of stroke.

Uncaria tomentosa (Willd) DC. é uma árvore nativa das Américas Central e do Sul, onde é popularmente conhecida como "unha-de-gato". Sua casca é largamente utilizada na medicina tradicional para o tratamento de diversas doenças, como gastrite, asma e artrite. Quanto à sua composição química é descrita a presença de alcalóides indólicos e oxindólicos, compostos polifenólicos e derivados do ácido quinóvico. Este trabalho teve como objetivo obter em separado frações enriquecidas dos referidos grupos químicos de Uncaria tomentosa, empregando o procedimento de extração em fase sólida, bem como a validação dos métodos analíticos aplicados a cada fração bioativa. Adicionalmente, as frações enriquecidas foram avaliadas quanto ao potencial efeito antiproliferativo contra linhagens de células de glioma e atividade imunoadjuvante empregando como modelo vacinas virais contendo BoHV-5, respectivamente em ensaios in vitro e in vivo. Todos os métodos de análise necessários para o acompanhamento e controle de qualidade da matéria-prima e produtos de transformação foram validados de forma satisfatória. O procedimento de separação/purificação empregando resina de poliestireno demonstrou resultados robustos e reprodutíveis e permitiu a separação de frações ricas em compostos fenólicos, alcalóides e triterpenos. Em outro plano, foi possível constatar a isomerização dos alcalóides pentacíclicos em meio aquoso por efeito do processo de secagem empregando elevadas temperaturas. O método de análise para a quantificação de polifenóis foi discriminatório quando aplicado aos extratos obtidos de diferentes órgãos de U. tomentosa. As frações fenólica e alcaloídica foram capazes de diminuir a porcentagem de células viáveis das linhagens de glioma C6 e U138-MG após período de tratamento de 48 e 72 h, respectivamente. Complementarmente, estas frações não afetaram as células não-tumorais na mesma extensão em que afetam as células cancerosas. No tocante à avaliação da atividade imunoadjuvante, um pequeno efeito foi observado apenas na resposta imune dos animais imunizados com a fração triterpênica. Uncaria tomentosa (Willd) DC. is a climbing tree native from Central and South America, where is commonly known as “uña-de-gato” or “cat’s claw”. Its bark is widely used in traditional medicine for the treatment of gastritis, asthma and arthritis. Concerning its chemical composition is worth mentioning the presence of indole and oxindole alkaloids, phenolic compounds and quinovic acid derivatives. This work aims to obtain enriched fractions of the three main chemical groups of Uncaria tomentosa above described using solid phase extraction procedure, as well as the validation of specific assay methods. In parallel, potential antiproliferative effect against glioma cell lines and imunoadjuvant activity using BoHV-5 viral vaccine are evaluated by in-vitro and in-vivo models, in that order. All analytical methods required for monitoring and end-process quality control were validated satisfactorily. The separation/purification procedure using a polystyrene resin gave promising results and allowed the separation of phenolics, alkaloids and triterpenes fractions. Fractions yield were in all satisfactory and the processes were robust and reproducible. It could confirm the alkaloid isomerization in aqueous milieu by effect of the temperature process. The LC method for assay of polyphenols was discriminatory when applied to extracts from different organs of U. tomentosa. The fractions of phenolic and alkaloids compounds were able to decrease the percentage of cells in C6 and U138-MG glioma lineages after a 48h and 72h-treatment, respectively. Moreover, these fractions did not affect non-tumoral cells to the extent that they affect tumor cells. With regard to the imunoadjuvant activity evaluation a moderate effect was detected on immune responses of immunized animals with triterpenes fraction.

A isquemia cerebral é a terceira maior causa de morte em países industrializados, sendo a maior causa de morbidade e mortalidade em indivíduos de meia idade e idosos. A redução do suprimento de glicose e oxigênio ao cérebro, o que ocorre na isquemia, leva a uma complexa cascata de eventos celulares, resultando em degeneração neuronal e, conseqüentemente, na perda das funções cerebrais. Altas concentrações extracelulares de glutamato ocorrem em decorrência a um episódio isquêmico devido ao bloqueio da captação de glutamato, assim como ao aumento na sua liberação e a uma reversão de seus transportadores. A manutenção de seus níveis abaixo dos neurotóxicos é realizada por transportadores de alta afinidade dependentes de sódio, principalmente nos astrócitos. Modelos de isquemia in vitro e in vivo foram utilizados nos trabalhos que compõem esta tese. No primeiro capítulo, usamos um modelo de privação de oxigênio e glicose (POG) em fatias de hipocampo de ratos jovens e adultos. A POG diminuiu a captação de glutamato em todos os tempos de reperfusão estudados em ambas as idades, sendo essa diminuição menos pronunciada em animais jovens. Fatias de hipocampo de animais adultos parecem ser mais resistentes ao insulto que as provenientes de animais jovens, visto que o dano celular se dá primeiramente nestes. A guanosina (GUO) foi capaz de evitar a queda da captação somente em animais jovens 3hs após a POG e também foi capaz de reduzir o dano celular em ambas as idades. A padronização da metodologia da captação de glutamato em cultura organotípica de fatias de hipocampo foi montada a fim de estudar alterações neste parâmetro após a POG. Nesse modelo, há um aumento da captação após 1h de reperfusão e uma queda após 24hs. A morte celular medida, pela incorporação de iodeto de propídio, foi significativa a partir das 13hs e há uma queda nos níveis de GLT-1 24hs pós-POG. A GUO protegeu parcialmente a morte induzida pela POG, mas não foi capaz de reverter a queda da captação de glutamato 24hs pós-insulto. O modelo in vivo de isquemia utilizado foi a hipóxia-isquemia (HI) neonatal. Houve um aumento da captação de glutamato 24hs pós-insulto no hemisfério ipsilateral e uma queda significativa 72hs após nos dois hemisférios. Alterações de GFAP e S100B foram analisadas. Houve um aumento dos níveis de GFAP dependente de idade nos três tempos estudados e nas duas estruturas. Nos animais submetidos à HI, o aumento de GFAP foi significativamente maior no hemisfério ipsilateral e esse foi diferente de seu respectivo controle 48 e 72hs após o insulto. Houve um aumento nos níveis de S100B dependente de idade no córtex, sem diferença entre o grupo controle e o HI. No hipocampo ipsilateral, observamos um aumento de S100B dependente de tempo no grupo HI e HI-GUO, mas somente o grupo HI-GUO foi diferente de seu controle 48 e 72hs após o insulto. A GUO não teve nenhum efeito sobre a captação de glutamato em córtex, sobre os níveis de GFAP em ambas as estruturas e sobre a S100B em córtex. O APDC, um potente agonista de receptor metabotrópico de grupo II, foi testado no modelo in vitro de POG com fatias de hipocampo. Ele foi capaz de evitar, parcialmente, a queda da captação de glutamato e esse efeito foi inibido por APICA, um antagonista de grupo II. Esses dados são preliminares e necessitam de maiores estudos. Podemos concluir que quando se usam diferentes modelos experimentais, tanto in vitro quanto in vivo, estes podem nos fornecer dados distintos sobre um mesmo parâmetro ou uma mesma droga em estudo e, mesmo assim, são importantes, pois cada modelo pode representar uma situação completamente diferente da outra. Cerebral ischemia is the third leading cause of death in the industrialized countries being the major cause of morbidity and mortality in middle and later life. The reduction in the supply of glucose and oxygen to the brain that occurs in cerebral ischemia leads to a complex cascade of cellular events, resulting in neuronal degeneration and, consequently, in loss of brain functions. It has been shown that stroke and ischemia increase the extracellular glutamate levels due to impairment of glutamate uptake, as well as an increase in glutamate release and reversal of glutamate transporters. The maintenance of extracellular glutamate below neurotoxic levels is an essential role for glial cells and this is achieved through high affinity sodium-dependent glutamate transporters present mainly in astrocytes. Ischemic models in vitro and in vivo were used in this work. In the first chapter, we used a model of oxygen and glucose deprivation (OGD) in hippocampal slices of young and adult rats. OGD decreased glutamate uptake in all reperfusion times and in both ages studied, being this decrease less pronounced in young rats. Hippocampal slices of adult animals seemed to be more resistant to OGD than youngs, since cell damage was first seen in young. Guanosine (GUO) was able to avoid the decrease in glutamate uptake only in young animals 3h after OGD e also to reduce cell damage in both ages. To study glutamate uptake alterations after OGD in organotypic culture of hippocampal slices, we first standardized this method. There is an increase in glutamate uptake after 1h of reperfusion and a decrease 24h later. Cell death was measured by propidium iodide incorporation and it was significative increased from 13h. There is a decrease in GLT1 levels 24h after OGD. GUO was able in partially protect cells from death, but not able in recovering glutamate uptake decrease 24h after the insult. Neonatal hypoxia-ischemia (HI) was the in vivo model used here. There was an increase in glutamate uptake 24h after the insult in the ipsilateral hemisphere and a decrease 72h later in both hemispheres. GFAP and S100B alterations were also analyzed. There was an increase in GFAP levels dependent of age in all times studied and in both structures. In the HI group, the increase of GFAP was significatively higher in the ipsilateral hemisphere and this was different from its control 48 and 72h after the insult. There was an increase in S100B levels dependent of age in cortex, without difference between control and HI group. In the ipsilateral hippocampus, there was an increase of S100B dependent of time in HI and HI-GUO group, but only HI-GUO was different from its control 48 and 72h after the insult. GUO had no effect over glutamate uptake in cortex, GFAP levels in both structures, and S100B in córtex. APDC, a potent agonist of methabotropic receptors of grup II, was tested in the same OGD model used in the first chapter. APDC was able in partially avoid glutamate decrease induced by OGD in hippocampal slices, and this effect was abolished by APICA, a group II antagonist. These results are preliminary and deserve more study. We could conclude that when different experimental models are used, as in vitro or in vivo, these could give us distinct date about the same parameter or about the same drug in study, and even that happens, they are very important since each model might represent a complete different situation.

A terapia celular utilizando células tronco mesenquimais (MSC) derivadas da medula óssea surge como uma alternativa para o tratamento das doenças neurodegenerativas. Apesar dos resultados positivos com o uso dessas células nos ensaios pré-clínicos e clínicos após a isquemia cerebral, seus efeitos colaterais e seu mecanismo de ação permanecem desconhecidos. Os benefícios alcançados após a terapia celular para o tratamento da isquemia não são atribuídos à diferenciação dessas células em novos neurônios, mas sim aos fatores que elas podem secretar. Na tentativa de compreender como os fatores secretados pelas MSC podem influenciar o tecido hipocampal que sofreu ou não privação de oxigênio e glicose (POG) e como os fatores liberados pelo tecido lesionado podem atuar sobre as MSC, nós utilizamos culturas organotípicas de hipocampo expostas ao meio condicionado pelas MSC e MSC expostas ao meio condicionado pelas culturas organotípicas de hipocampo expostas à POG. Os resultados obtidos nesse trabalho mostram que o meio condicionado pelas MSC é tóxico para as culturas organotípicas de hipocampo, induzindo morte celular especificamente nas regiões do Corno de Ammon (CA) e agravando a lesão causada pela POG. Essa toxicidade parece ser específica das MSC, uma vez que o meio condicionado por outros tipos celulares não tem o mesmo efeito. As MSC isoladas tanto de rato como de camundongo e tanto de medula óssea como de pulmão induzem a morte celular de uma maneira semelhante, sugerindo que o efeito não é espécie ou órgão específico. Ainda, nós observamos que os fatores secretados pelas MSC ativam a microglia e os astrócitos, induzindo a produção de espécies reativas de oxigênio (ROS), o aumento da iNOS e um aumento de IL-6 e TNFα nas culturas organotípicas. O efeito tóxico do meio condicionado pelas MSC pode ser atenuado por antioxidantes, anti-inflamatórios, antagonistas NMDA e AMPA, bloqueadores de canal de cálcio dependentes de voltagem e por agonista GABA. Quando as MSC foram analisadas após a sua exposição ao meio condicionado pelo tecido hipocampal lesionado, nós não observamos morte celular ou mudanças morfológicas aparentes nessas células após 24 h de exposição ao meio. Surpreendentemente, as MSC aumentaram a proliferação quando expostas ao meio condicionado pelo hipocampo lesionado, não apresentando nenhum marcador neural após 72 h em contato com esse meio condicionado. Em conjunto, nossos resultados mostram um possível efeito adverso de fatores secretados pelas MSC, introduzindo uma nota de cautela na utilização dessas células. Cell therapy using bone marrow-derived mesenchymal stem cells (MSC) seems to be a new alternative for the treatment of neurodegenerative diseases. In spite of several good and promising results with the use of these cells in preclinical and clinical studies after stroke, their side effects and their mechanism of action are still unknown. The benefits reached after cell therapy to treat stroke are not attributed to the differentiation of the cells in new neurons, but to the factors that these cells can secrete. In an attempt to understand how MSC secreted factors can influence the hippocampal tissue that suffer or not from oxygen and glucose deprivation (OGD) and how the factors secreted from the injured hippocampus can influence MSC behavior, we used organotypic hippocampal slice cultures exposed to MSC conditioned medium and MSC exposed to organotypic hippocampal cultures conditioned medium. The results obtained in this work show that MSC conditioned medium is toxic to organotypic hippocampal slice cultures, inducing cell death specifically in the CA (Cornus Ammonis) region of hippocampus and aggravating the lesion induced by OGD. This toxicity seems to be specific to MSC, once the medium conditioned by other cell types do not induce cell death. Also, MSC isolated from rat or mice and from bone marrow and lungs induce cell death in a similar manner, suggesting that the effect is not organ- or specie- specific. In addition, we have observed that MSC secreted factors activate microglia and astrocytes, inducing reative oxygem species (ROS) generation and iNOS, TNFα and IL-6 increase in organotypic cultures. The MSC conditioned medium-induced toxic effect can be attenuated by antioxidants, antiinflammatory drugs, NMDA and AMPA antagonists, Ca2+ voltage-dependent channel blockers and GABA agonist. When MSC behavior was investigated after these cells were exposed to the conditioned medium from the lesioned hippocampus, we observed that these medium is not able to induce cell death or any apparent change in MSC morphology after a 24 h exposure period. Surprinsingly, MSC increase proliferation in response to the conditioned medium from the injured hippocampal tissue, do not presenting any neural marker after 72 h of contact with this medium. Taken together, our results show a possible side effect of MSC secreted factors, introducing a note of caution in the use of these cells.

A isquemia cerebral está entre as principais causas de mortalidade e morbidade em países industrializados e, apesar dos estudos constantes, ainda não existe um tratamento eficaz. Nesse estudo, investigamos o efeito neuroprotetor da boldina, um alcalóide presente nas folhas e casca de Peumus boldus Molina, sobre os danos causados pela isquemia cerebral. Para isso, foi utilizado um modelo in vitro de privação de oxigênio e glicose (POG) em culturas organotípicas de hipocampo de rato. Nossos resultados demonstraram que o tratamento com boldina nas concentrações de 120 µM e 250 µM diminuiu significativamente a morte celular induzida pela POG de 36% para 20 e 11%, respectivamente. A boldina não apresentou efeito tóxico em condições basais em nenhuma das concentrações testadas. O efeito neuroprotetor da boldina ocorreu apenas quando ela estava presente durante o período de POG, não havendo diferença quando ela foi utilizada somente durante o período de 24 horas de recuperação. O tratamento com boldina durante a POG foi capaz de induzir ativação microglial observada 24 horas após o tratamento através da marcação com isolectina B4. Ela também causou um aumento considerável na produção de espécies reativas, o que pode ser causa ou conseqüência da ativação da microglia. Não foram observadas diferenças na fosforilação das proteínas Akt e GSK-3ß 24 horas após o tratamento e, portanto, alterações nessas proteínas não parecem estar envolvidas com a neuroproteção causada pela boldina. Em conjunto, os resultados sugerem um efeito neuroprotetor promissor da boldina contra os danos causados pela POG, sendo que os mecanismos que desencadeiam esse efeito devem ser melhor elucidados. Ischemic stroke is among the major causes of mortality and morbidity in industrialized countries and, in spite of several studies, no efficient treatment is available to the patients. In this work, we investigated the neuroprotective effect of boldine, an alkaloid present in leaves and bark of Peumus boldus Molina, against the damage caused by an in vitro lesion that mimics ischemic stroke. For these experiments, we used an in vitro model of oxygen and glucose deprivation (OGD) in rat organotypic hippocampal slice cultures. Our results showed that the treatment with boldine in the concentrations of 120 µM and 250 µM caused a significant reduction in cellular death after OGD from 36%, observed in OGDvehicle exposed cultures, to 20% and 11%, respectively. Boldine was not cytotoxic in basal conditions in any of the tested concentrations. The neuroprotective effect of boldine was observed when it was present during the period of OGD, showing no difference when it was used only during the recovery period of 24 hours. To elucidate a possible mechanism by which boldine exerts its neuroprotective effect we investigated the microglial activation, production of reactive species and the phosphorylation of Akt and GSK-3b proteins involved in PI3K cell signaling pathway. Our results showed that, when used during the OGD period, boldine 250 µM induced a marked microglial activation, as shown by isolectin B4 binding, increased reactive species production, as shown by DCF-DA oxidation and had no effect on Akt and GSK-3ß phosphorylation. Taken together, the results presented here suggest a promising neuroprotective effect of boldine against the damage caused by OGD, but the mechanism of action of this compound must be better elucidated.

O aumento da longevidade da população mundial tem como conseqüência uma maior prevalência de doenças neurodegenerativas. A Doença de Alzheimer (DA) é a desordem neurodegenerativa mais prevalente e a principal causa de demência após os 60 anos. A DA caracteriza-se por um crescente declínio na função mental e memória do paciente. Esses sintomas são explicados por uma marcante perda neuronal e pela presença de alterações estruturais no tecido cerebral: os emaranhados neurofibrilares (NFTs) intracelulares constituídos pela proteína tau hiperfosforilada e as placas senis extracelulares constituídas pela proteína beta-amilóide (Aß). Estudos recentes têm evidenciado que um processo inflamatório crônico, desencadeado pelo acúmulo de Aß, possui um papel central no processo neurodegenerativo da DA. Alguns dos componentes característicos da neuroinflamação na DA são astrogliose, microgliose e elevação dos níveis de citocinas. Estratégias terapêuticas para o tratamento de doenças do SNC têm sido amplamente pesquisadas. Dentre essas moléculas a melatonina tem demonstrado potencial atividade neuroprotetora, porém os mecanismos celulares e moleculares para esta atividade permanecem pouco conhecidos. Diante disso, o presente trabalho teve como objetivo investigar o efeito neuroprotetor da melatonina em modelo in vitro de toxicidade do Aß25-35. Para esse propósito foram utilizadas culturas de hipocampo de rato tratadas cronicamente com melatonina, nas concentrações de 25µM, 50µM ou 100µM, e expostas a 25µM do peptídeo Aß por 6h, 12h, 24h ou 48h.A morte celular foi quantificada pela medida da incorporação de iodeto de propídeo (IP), um marcador de morte celular. Os resultados do presente estudo mostraram que o tratamento com melatonina nas concentrações de 50µM e 100µM preveniu a morte celular induzida pela exposição das culturas organotípicas de hipocampo de rato ao peptídeo Aß por 48h. A melatonina em todas as concentrações usadas nesse trabalho preveniu a hiperfosforilação da proteína tau induzida pela exposição por 48h ao peptídeo Aß. A ativação da GSK-3ß observada após 12h de exposição ao Aß25- 35 foi prevenida pelo pré-tratamento com 100µM de melatonina. Uma significante ativação glial foi observada após 48h de exposição das culturas organotípicas ao Aß, evidenciado através do aumento do imunoconteúdo da GFAP e da reatividade da Isolectina B4, enquanto que o tratamento com melatonina 100µM foi capaz de prevenir a ativação de astrócitos e microglia. Os níveis de TNF-a mostraram-se aumentados após 24h e 48h de exposição ao Aß e foi observada redução significativa desses nas culturas pré-tratadas com melatonina 100µM. Os níveis de IL-6 aumentaram apenas após 48h de exposição ao Aß25-35, sendo esse efeito prevenido pela melatonina na concentração de 100µM. O tratamento das culturas com melatonina por 14 dias antes da exposição ao peptídeo Aß25-35 apresentou efeito neuroprotetor no modelo in vitro de toxicidade ao peptídeo beta-amilóide. Embora mais estudos sejam necessários para compreensão do mecanismo neuroprotetor da melatonina nessa patogênese, os resultados desse trabalho sugerem que a melatonina possa exercer sua neuroproteção através da inibição da hiperfosforilação da proteína tau, diminuição da atividade da GSK-3ß, prevenção da ativação de astrócitos e da microglia e inibição da liberação dos mediadores pró-inflamatórios TNF-a e IL-6. The increase of the average life expectancy of the world-wide population has been followed by increase in the prevalence of neurodegenerative diseases. Alzheimer's disease (AD) is the most prevalent age-related neurodegenerative disorder affecting people 60 years and older. The AD is characterized for an increasing decline in the mental function and memory of the patient. These symptoms are explained by a marked neuronal loss and the presence of structural alterations in the cerebral tissue: the intracellular neurofibrilary tangles (NFTs) of the hyperphosphorylated protein tau and extracellular amyloid-beta (Aß) into senile plaques. Recent evidence suggests that a chronic inflammatory process, triggered by Aß deposition, plays an important role in the pathogenesis of AD. Neuroinflammation associated with AD is characterized by astrogliosis, microgliosis and citokyne elevation. Therapeutic strategies for the treatment of CNS diseases have been widely researched. Substantial evidence indicates that melatonin has neuroprotective effects; however, the cellular and molecular mechanisms remain poorly informed. Therefore, the present work was designed to investigate the neuroprotective effects in an in vitro model of toxicity by Aß25-35. For this purpose, organotypic slice cultures of rat hippocampus were treated chronically with melatonin, 25µM, 50µM or 100µM, and then exposed to 25µM of Aß25-35 for 6h, 12h, 24h or 48h. Cell death was quantified by measuring propidium iodide (PI) uptake, a marker of necrotic dead cell. The results of the present study had shown that the pretreatment with melatonin, at concentrations of 50µM and 100µM, prevented cell damage in hippocampus induced by the exposure to 25µM of Aß25-35 for 48h. The treatment with melatonin in all the concentrations prevented the hyperphosphorylation of protein tau induced by 25µM of Aß25- 35 peptide. Melatonin also prevents GSK-3ß activation after 12h of Aß exposition. A marked glial activation was showed after exposure of hippocampal cultures to Aß25-35 for 48h, as evidenced by GFAP and Isolectin B4 increase in reactivity, and the treatment with 100µM of melatonin prevented the activation of astrocytes and microglia.The exposure to 25µM of Aß25-35 for 24h and 48h increased the TNF-α concentration in the medium and the pretreatment with 100µM of melatonin significantly reduced the levels of this cytokine after 48h of exposure to peptide. In addition, IL-6 levels increased only after 48h of exposition to Aß25-35 and the pretreatment with 100µM of melatonin also prevented this increase. The treatment of cultures with melatonin for 14 days before the peptide exposure exercised neuroprotective effects in the in vitro model of toxicity by Aß25-35. Although further studies are necessary for understanding the neuroprotective mechanisms in AD, the data suggests that the melatonin could to exert neuroprotection through the inhibition of tau hyperphosphorylation, reduction of GSK-3ß activity, prevent microglial and astroglial activation and reduce the release of pro-inflammatory factors, as TNF-a and IL-6.

Os gliomas malignos, tumores que normalmente originam-se de células da linhagem astrocítica, são os mais comuns e devastadores tumores primários do sistema nervoso central. O Glioblastoma multiforme (GBM) é a classe mais freqüente e uma das formas mais agressivas de câncer. Como conseqüência, a sobrevivência após o diagnóstico é geralmente de menos de um ano. Desta maneira, novas estratégias terapêuticas se fazem necessárias. Durante as últimas décadas, estudos sobre compostos naturais têm tido sucesso no que diz respeito à pesquisa de agentes anti-câncer, sendo que os alcalóides aporfinóides representam uma categoria com grande potencial. Assim, o objetivo deste estudo foi avaliar o efeito da boldina, um alcalóide aporfinóide do Peumus boldus, em linhagens de glioma, e investigar os possíveis mecanismos de ação envolvidos com este efeito. A boldina foi capaz de diminuir o percentual de células das linhagens U138-MG, U87-MG e C6. Neste estudo, observamos células necróticas após tratamento na linhagem C6. O mesmo efeito não foi observado para baixas concentrações do tratamento nas linhagens U138-MG e U87-MG. A exposição à boldina por 24 h não causou ativação das caspases 3 e 9, executoras-chave da apoptose, ou clivagem do substrato PARP. De acordo com a análise do ciclo celular, boldina induziu parada na fase G2/M. O índice mitótico também demonstrou redução no número de mitoses. O tratamento com boldina não causou dano no DNA das células U138-MG e não afetou células normais (fatias organotípicas de hipocampo de ratos) com a mesma extensão que afetou as células tumorais. De acordo com estes resultados, sugerimos que a boldina pode ser um novo composto para o desenvolvimento de estratégias anticâncer. Malignant gliomas, tumors that usually arise from cells of astrocytic lineage, are the most common and devastating primary tumors of the central nervous system. Glioblastoma multiforme (GBM) is the most frequent class and one of the most aggressive forms of cancer. As a consequence, survival after diagnosis is normally just less than 1 year. In this manner, new therapeutic strategies are urgently needed. During the last decades, works on natural compounds have been particularly successful in the field of anticancer drug research, and the aporphines alkaloids represent an interesting, potencially useful category of this agents. Thus, the aim of this study was to evaluate the effect of boldine, an aporphine alkaloid of Peumus boldus, in glioma cell lines, and investigate the possible mechanisms involved in this effect. Boldine was capable to decrease the percentage of cells in U138-MG, U87-MG and C6 glioma lineages. In this study we observed necrotic cells in C6 lineage after treatment. The same effect was not seen in low concentrations of treatment in U138-MG and U87-MG lineages. The exposure to boldine for 24 h did not result in increase of the activation of caspase-3 and caspase-9, key executioners in apoptosis. No increase in cleavage of the downstream substrate PARP was observed. According to cell cycle analysis, boldine appeared to induce G2/M arrest in U138-MG cells. Mitotic index also showed a reduction in the percentage of cells in mitosis. The treatment with boldine did not caused DNA damage in U138-MG cells and did not affect normal cells (rat organotypic hippocampal slices) to the extent that it affects tumor cells. According to these results, we suggest that boldine could be a new compound to the development of anticancer therapies.

A Doença de Alzheimer (DA) é a mais comum desordem neurodegenerativa relacionada à idade. Os sintomas clínicos resultam da deterioração de determinadas regiões cognitivas, particularmente aquelas relacionadas à memória. Estima-se que 29 milhões de pessoas no mundo sofram de demência do tipo DA. A presença de emaranhados neurofibrilares (NFTs) intracelulares constituídos pela proteína tau hiperfosforilada e as placas extracelulares constituídas pela proteína beta-amilóide (Aβ) são características da DA. Existe uma ampla variedade de evidências genéticas, fisiológicas e bioquímicas que suportam a idéia que o peptídeo Aβ é ao menos uma das causas que originam a DA. Em diferentes modelos experimentais têm sido utilizados diversos peptídeos Aβ sintéticos para estudar os mecanismos de toxicidade envolvidos na DA. Entre os fragmentos do peptídeo Aβ utilizados, o peptídeo Aβ25-35 é considerado o mais curto fragmento tóxico exercendo efeitos neurotóxicos similares àqueles produzidos pelos peptídeos Aβ1-40 ou Aβ1-42, tais como danos no aprendizado e na memória, apoptose neuronal, disfunção colinérgica e estresse oxidativo. Este fragmento exibe significantes níveis de agregação molecular, mantendo a toxicidade observada pelo peptídeo Aβ1-42 e dessa forma representa a região biologicamente ativa do peptídeo encontrado em pacientes com DA. Assim, o peptídeo Aβ25-35 é rotineiramente usado para estabelecer modelos de DA, para estudar as propriedades neurotóxicas do peptídeo Aβ e para a triagem de fármacos neuroprotetores. Neste trabalho, nós procuramos estabelecer uma comparação entre os dois peptídeos Aβ comumente usados, Aβ1-42 e Aβ25-35 num modelo in vitro de toxicidade pelo peptídeo Aβ. Para esse propósito foram utilizadas culturas organotípicas de hipocampo de rato expostas a 25 μM do peptídeo Aβ1-42 ou a 25 μM do peptídeo Aβ25-35 durante 48h. A morte celular foi quantificada pela medida da captação do iodeto de propídeo (IP), um marcador de morte celular. Nós observamos que ambos os peptídeos Aβ apresentaram toxicidade similar, causando cerca de 39% de dano celular no hipocampo. Não houve diferença significativa na extensão da morte celular entre os peptídeos Aβ1-42 e Aβ25-35, indicando que ambos causaram um efeito tóxico similar. Além disso, nós avaliamos a ativação de caspase 3, uma proteína executora chave na apoptose, por Western blotting. A exposição a 25 μM dos peptídeos Aβ1-42 ou Aβ25-35 por 48h aumentou significativamente a quantidade de caspase 3 clivada quando comparado às fatias controles não expostas aos peptídeos. Além disso, não houve diferenças entre os níveis de caspase 3 clivada induzida pelos peptídeos Aβ1-42 e Aβ25-35. Nós também não observamos efeito de ambos os peptídeos na fosforilação das proteínas PTEN e Akt; porém, de modo contrário, a percentagem de fosforilação da proteína GSK-3β foi aumentada por ambos os peptídeos Aβ. Neste trabalho, nós também avaliamos o efeito do tratamento prévio das culturas com 25 μM de resveratrol. O tratamento das culturas por 72h com resveratrol antes da exposição ao peptídeo Aβ25-35 parece exercer efeito neuroprotetor. Embora mais estudos sejam necessários para entender os mecanismos da toxicidade do peptídeo Aβ, nossos resultados fornecem fortes evidências de que o peptídeo Aβ1-42 e o fragmento sintético Aβ25-35 induzem dano celular de maneira semelhante. Alzheimer’s disease (AD) is the most commom age-related neurodegenerative disorder. The clinical symptoms result from deterioration of selective cognitive domains, particularly those related to memory. It is estimated that 29 million people worldwide suffer from dementia like AD. The presence of intracelular neurofibrilary tangles (NFTs) of the hyperphosphorylated protein tau and extracellular amyloid-beta (Aβ) protein into plaques are the hallmarks of AD. There is a plethora of genetic, physiological and biochemical evidences that supports the idea that Aβ is at least one of the originating causes of the AD. Several synthetic Aβ peptides have been used to study the mechanisms of toxicity involved in AD. Among the Aβ fragments studied so far, the Aβ25-35 peptide is considered the shorter toxic fragment exerting neurotoxic effects similar to those produced by Aβ1-40 or Aβ1-42 peptides, such as learning and memory impaired, neuronal apoptosis, cholinergic dysfunction, and oxidative stress. Therefore, this peptide exhibits significant levels of molecular aggregation, retaining the toxicity of the full-length peptide and representing the biologically active region of Aβ1-42 peptide. Thus Aβ25-35 peptide is communly used to establish the AD model for the study of the neurotoxic properties of Aβ peptide and drug screening. In this work, we sought to establish the comparison between two commonly used Aβ peptides Aβ1-42 and Aβ25-35 on an in vitro model of Aβ toxicity. For this purpose, we used organotypic slice cultures of rat hippocampus exposed to 25 μM of both Aβ peptides for 48h. Cell death was quantified by measuring propidium iodide (PI) uptake, a marker of necrotic dead cell. We observed that both Aβ peptides caused about 39% of cell damage in hippocampus. There were no significant cell death differences between Aβ1-42 and Aβ25-35 peptides, indicating that both caused the similar toxic effect. Moreover, we evaluated the caspase-3 activation, a key executor in apoptosis, by Western blotting. The exposure to 25 μM of Aβ1-42 or Aβ25-35 peptides for 48h significantly increased the amount of cleaved-caspase-3 when compared to control slice cultures not exposed to peptides. Besides, there were no statistical differences between cleaved-caspase-3 induced by Aβ1-42 and Aβ25-35 peptides. In addition, we did not observe any effect of both peptides on PTEN and Akt phosphorylation; otherwise the phosphorylation of GSK-3β was increased by both Aβ peptides. In this work, we also evaluated the effects of treatment with 25 μM of resveratrol on cell death induced by 25 μM of Aβ25-35 peptide. The treatment of cultures for 72h with resveratrol before the Aβ25-35 peptide exposure seems to exert neuroprotective effects. Although further studies are necessary for understanding the mechanisms underlying Aβ peptide toxicity, our results provide strong evidence that Aβ1-42 and the synthetic fragment Aβ25-35 peptides induce neuronal injury in a similar pattern.

Muitas similaridades existem entre isquemia cerebral e epilepsia a respeito de dano cerebral e mecanismos de autoproteção que são ativados próximos à lesão. Oxcarbazepina (OXC), droga anticonvulsivante, atua bloqueando os canais de sódio voltagem-dependentes, aumentando a condutância de potássio e modulando os canais de cálcio voltagem-dependentes. Nosso objetivo nesse trabalho foi analisar o perfil de neuroproteção da OXC e investigar o possível envolvimento da via de sinalização celular PI3-K (fosfatidil inositol 3-cinase), uma via conhecida por seus efeitos proliferativos e antiapoptótico. Para mimetizar uma isquemia, culturas organotípicas de fatias hipocampais de ratos Wistar de 6-8 dias foram expostas à privação de oxigênio e glicose (POG). A adição da OXC (30μM) antes da indução da lesão aumentou a sobrevivência neuronal no hipocampo de culturas organotípicas expostas a POG por 60 minutos, observado pela diminuição da incorporação de IP.Este efeito neuroprotetor foi prevenido por LY294002 (inibidor de PI3-K). Este resultado indica um possível envolvimento da via Akt na neuroproteção. Para investigar se a proteína Akt, uma cinase ativada pela PI3-K, estava envolvida na neuroproteção das células as condições de POG, analisamos a fosforilação e o imunoconteúdo dessa cinase em 1, 6 e 24 horas depois da reperfusão. Nenhuma alteração foi observada nesses parâmetros, sugerindo que, nesse caso, a fosforilação da Akt não está envolvida na neuroproteção mediada pela OXC. Da mesma maneira não foi observada alteração em 1, 6 e 24 horas na GSK-3β, uma cinase logo abaixo na via Akt, e pró-apoptótica, sugerindo que, nesse caso, a fosforilação da GSK-3β não está envolvida na neuroproteção mediada pela OXC. Juntos, os resultados deste trabalho mostram um claro efeito neuroprotetor da OXC contra a lesão isquêmica, que entretanto, não envolve a via de sinalização da Akt/GSK-3β. Embora a reversão da proteção ao tratamento, com o inibidor da PI3-K, seja um indício de que uma via possa ser ativada pela PI3-K e estar envolvida na neuroproteção. Os dados suportam a idéia que a OXC poderia ser utilizada na profilaxia e/ou tratamento da isquemia cerebral.

O crescimento da expectativa de vida média da população mundial tem sido acompanhado do aumento na prevalência de doenças neurodegenerativas, como a doença de Parkinson, isquemia cerebral e, especialmente, a doença de Alzheimer. A doença de Alzheimer (DA) caracteriza-se por um crescente declínio na função mental e memória do paciente. Estes sintomas são explicados por uma profunda perda neuronal e pela presença de alterações estruturais no tecido cerebral: as placas senis, extracelulares e os emaranhados neurofibrilares, intracelulares. O passo que desencadeia a neurodegeneração na DA é ainda objeto de estudo, mas a hipótese mais aceita atualmente é a de que a secreção anormal do peptídeo β amilóide (Aβ), principal componente das placas senis, dê início ao processo. O presente trabalho teve como objetivos investigar a toxicidade induzida pelo peptídeo Aβ1-42 e seu fragmento, o peptídeo Aβ25-35 em culturas organotípicas de hipocampo de ratos. Na primeira parte do trabalho, investigamos a toxicidade induzida pela exposição de culturas organotípicas de hipocampo de ratos a 10 ou 20 μM do peptídeo Aβ1-42, por 24 ou 72 h. Além disso, investigamos o envolvimento das proteínas iNOS e GSK-3β no mecanismo de morte celular induzida pelo peptídeo Aβ1-42. Na segunda parte do trabalho, investigamos a toxicidade induzida pelo fragmento Aβ25-35 na concentração de 25 μM, nos tempos de 1, 3, 6, 12, 24 ou 48 h de exposição às culturas organotípicas, e seu efeito sobre as proteínas Akt, GSK-3β e PTEN. A morte celular foi quantificada pela incorporação do iodeto de propídeo, corante marcador excluído de células sadias, e as proteínas foram quantificadas por imunodetecção com o uso de anticorpos específicos. Nossos resultados mostraram que o peptídeo Aβ1-42 apresentou toxicidade nas concentrações de 10 e 20 μM, induzindo a uma considerável morte celular após 72 h de exposição. A análise do imunoconteúdo da proteína iNOS mostrou um aumento significativo em relação ao controle, após 72 h de exposição ao peptídeo e na concentração de 20 μM. Os resultados obtidos na segunda parte do trabalho mostraram uma morte celular significativa apenas após 48 h de exposição ao peptídeo Aβ25- 35 na concentração de 25 μM. O tratamento com peptídeo Aβ25-35 levou ao aumento no estado de fosforilação da proteína Akt após 6 h de exposição e também da proteína GSK-3β, um potencial substrato da Akt. Após 12 h de exposição ao peptídeo, observamos uma diminuição de ambas as proteínas (Akt e GSK-3β). Porém, após 24 h de exposição ao peptídeo, a proteína Akt continua menos fosforilada enquanto que a proteína GSK-3β apresenta um novo pico de fosforilação. O imunoconteúdo da proteína fosfatase PTEN apresentou um aumento significativo em 24 h e 48 h. Os resultados do presente estudo mostraram que o tratamento das culturas organotípicas de hipocampo de ratos com o peptídeo Aβ1-42 como com o fragmento Aβ25-35 apresentou toxicidade após um período de aproximadamente 48 h de tratamento, e mostrou ser um bom modelo para o estudo de sua toxicidade. Com relação ao mecanismo investigado, os dados sugerem que a proteína iNOS pode estar envolvida na toxicidade induzida pelo peptídeo Aβ1-42. Além disso, sugerem que o fragmento Aβ25-35 possa exercer sua toxicidade através da inibição da via de sobrevivência celular PI3-K, por diminuir a fosforilação/ativação da proteína Akt, parecendo envolver a proteína fosfatase PTEN, principal regulador negativo da via PI3-K/Akt.

As doenças neurodegenerativas tais como as doenças de Alzheimer, Parkinson e desordens cerebrovasculares constituem-se em uma das principais causas de morbidade e de mortalidade na vida adulta. Além disso, o desequilíbrio entre os sistemas de geração e de proteção antioxidante celulares, chamado de estresse oxidativo, desempenha um papel importante nos danos neuronais causados pelos processos isquêmicos, provocando alterações funcionais em macromoléculas e promovendo a lipoperoxidação de membranas. Substâncias com dupla atividade anticolinesterásica e antioxidante vêm sendo consideradas como uma nova abordagem terapêutica para o tratamento farmacológico da doença de Alzheimer, incentivando a investigação e o estudo de produtos naturais para o desenvolvimento de fármacos novos e eficientes. Nesse estudo empregamos um modelo in vitro de fatias hipocampais de ratos, submetidas à privação de oxigênio e glicose (POG) e os métodos de avaliação da toxicidade dos alcalóides empregados foram a liberação da enzima lactato desidrogenase (LDH) citosólica e redução do MTT (viabilidade mitocondrial). Os alcalóides boldina e vincamina promoveram um aumento de 40 % na liberação de LDH nas fatias que sofreram POG na concentração de 100 μM, além de aumentos significativos na liberação desta enzima também nas fatias controles. Psicolatina e reserpina também tiveram efeitos neurotóxicos. Foi verificado que a POG em fatias hipocampais promove uma diminuição nas medidas do potencial antioxidante total (TRAP) e reatividade antioxidante total (TAR), de 63 % e 16,5 %, respectivamente, além de causar um aumento nos níveis de malonodialdeído liberado pelas fatias, detectado pelo ensaio de espécies reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBA-RS). Entretanto, este efeito foi revertido pela presença de boldina nas concentrações de 10 μM e de 50 μM. Este mesmo alcalóide, com reconhecida atividade antioxidante, também demonstrou ser um seqüestrador de radicais peroxila mais potente que o padrão Trolox. Além disso, os alcalóides indólicos monoterpênicos coronaridina, venalstonina, andrangina, vincadiformina e voacristina, além da boldina, exibiram potentes atividades antioxidante e anticolinesterásica em ensaios autobiográficos in vitro. Neurodegenerative disorders, such as Alzheimer, Parkinson and cerebrovascular diseases are one of the major causes of morbidity and mortality in the middle aged and the elderly. Also, the imbalance between the activity of free radicals generation and scavenging systems, called oxidative stress, plays a important role in the neuronal damages caused by ischemia, leading to functional alterations in macromolecules and promoting lipoperoxidation in membranes. Acetylcholinesterase inhibitors and antioxidant compounds have been extensively investigated as new pharmacological strategies for the symptomatic treatment of Alzheimer disease. In this way, natural products are potentially important in an attempt to develope newer and safer drugs. In the present study, we selected the in vitro model of oxygen and glucose deprivation (OGD) in hippocampal slices and the methods used to assess the neurotoxicity of the alkaloids were cellular lactate dehydrogenase (LDH) release and reduction of MTT salt (mitochondrial activity). Both alkaloids boldine and vincamine 100 μM promoted a 40 % increase in LDH release in POG slices, as well as significant increases in the activity of this enzyme in control slices. Psychollatine and reserpine had also neurotoxic effects. It was also verified that OGD decreased the measurements of total antioxidant potential (TRAP) in 63 % and the total antioxidant reactivity (TAR) levels in 16.5 %, as well as an increase in the malondialdehyde levels by slices, which was detected by thiobarbituric acid-reactive substances (TBA-RS). However, this effect was prevented by the presence of boldine 10 μM and 50 μM. This alkaloid is a known antioxidant and it displayed a potent scavenger activity for peroxyl radicals, when compared with Trolox. Another finding is that the monoterpene indole alkaloids coronaridine, venalstonine, andrangine, vincadifformine, voacristine and also boldine exhibited both potent antioxidant and acetylcholinesterase inhibitor activities in in vitro autobiographic assays.

A homocistinúria é um erro inato do metabolismo de aminoácidos causado pela deficiência severa na atividade da enzima cistationina β-sintase, o que resulta no acúmulo tecidual de homocisteína e metionina. Pacientes afetados geralmente apresentam aterosclerose, retardo mental, convulsões e isquemia cerebral. Entretanto, os mecanismos fisiopatológicos responsáveis por estas manifestações são pouco conhecidos. A isquemia cerebral é caracterizada por uma redução grave ou pelo bloqueio completo do fluxo sanguíneo normal em alguma região do cérebro, geralmente causada por um trombo ou uma hemorragia. O estresse oxidativo parece ser um dos principais mecanismos envolvidos no dano celular induzido por isquemia e a administração de antioxidantes, em alguns casos, pode prevenir alguns desses danos. Considerando que: a) pacientes com homocistinúria apresentam alterações neurológicas e que são mais suscetíveis à isquemia, b) o estresse oxidativo parece estar envolvido na fisiopatogenia tanto da homocistinúria quanto da isquemia cerebral c) o ácido fólico reduz os níveis plasmáticos de homocisteína e pode ter efeitos antioxidantes, e) o pré-tratamento com vitaminas E e C previne os efeitos da Hcy sobre a Na+, K+-ATPase e sobre a memória, neste trabalho nós verificamos os efeitos in vivo e in vitro da homocisteína sobre fatias de hipocampo de ratos submetidas à privação de oxigênio e glicose, um modelo in vitro de isquemia cerebral, e também os efeitos do pré-tratamento com antioxidantes, vitamina E mais C e ácido fólico sobre o dano celular causado pela homocisteína. Os resultados mostraram que a homocisteína in vitro (100 e 500 μM), aumentou a liberação de lactato desidrogenase (LDH) para o meio de incubação, sugerindo um aumento no dano celular causado pela isquemia. Além disso, tanto o modelo agudo quanto o crônico de hiperhomocisteinemia aumentou a morte celular quando os animais foram sacrificados 1 hora após a administração de homocisteína. Nossos resultados também mostraram que o pré-tratamento com ácido fólico foi capaz de prevenir completamente o dano causado pela administração aguda de homocisteína, enquanto que a vitamina E preveniu apenas parte deste efeito. Estes achados podem ser relevantes para explicar, pelo menos em parte, a maior susceptibilidade dos pacientes hiperhomocisteinêmicos de apresentar eventos issquêmicos e apontam uma possível estratégia de prevenção. Homocystinuria is an inherited metabolic disorder caused by severe deficiency of cystationine β-synthase activity, resulting in the tissue accumulation of homocysteine and methionine. Affected patients usually present atherosclerosis, mental retardation, seizures, and stroke. However, the physiopatological mechanisms are not yet fully established. Cerebral ischemia is defined as a severe reduction or blockage of normal blood flow in the brain, usually caused by thrombosis or hemorrhage. Oxidative stress seem to be one of major mechanisms involved on cellular damage induced by ischemia, and antioxidants administration, sometimes, can prevent this damage. Considering that: a) homocystinuric patients present neurological alterations and are more susceptible to ischemia, b) oxidative stress is involved on pathogenia such of homocystinuria as of cerebral ischemia, c) folic acid reduces the serum levels of homocisteine and could have antioxidant effects, c) pretreatment with vitamins E and C prevent the effects of homocysteine on Na+, K+-ATPase activity and on memory, in this work we verified the in vivo and in vitro effects of homocysteine on rat hippocampal slices exposed to oxygen and glucose deprivation, an in vitro model of cerebral ischemia, we also investigated the effects of pretreatment with antioxidants, vitamin E plus C and folic acid on cellular damage caused by homocysteine. Results showed that homocysteine in vitro (100 and 500μM), both chronic (1 h after homocysteine administration) and acute hyperhomocysteinemia increased the LDH release to the incubation medium, suggesting an increase of tissue damage caused by ischemia. Furthermore, results showed that both chronic (1 h after homocysteine administration) and acute hyperhomocysteinemia increased the cellular death. Our results also demonstrated that pretreatment with folic acid completely prevented the damage caused by acute homocysteine administration, whereas vitamin E just partially prevented such effect. These findings may be relevant to explain, at least in part, the higher susceptibility of hyperhomocysteinemic patients to bear ischemic events and point to a possible preventive treatment.

O cérebro é altamente dependente de um fluxo sanguíneo contínuo para suprimento de oxigênio e glicose, e por esta razão, eventos isquêmicos resultam em grande degeneração celular. O resveratrol é um antioxidante natural encontrado nas uvas e no vinho tinto que possui efeitos antitumoral e antiinflamatório, bem como propriedades cardioprotetoras. Neste trabalho, nós avaliamos o efeito neuroprotetor do resveratrol em um modelo in vitro de isquemia cerebral. Além disso, nós investigamos se este efeito estava correlacionado com as vias de sinalização da fosfoinositol3-quinase (PI3-k) e da proteína quinase ativada por mitógenos (mitogen-activated protein kinase-MAPK), ambas envolvidas na regulação da proliferação e sobrevivência celular. Para isto, nós usamos cultura organotípica de hipocampo exposta à privação de oxigênio e glicose (POG) como modelo de isquemia cerebral. A morte celular foi quantificada pela medida da incorporação de iodeto de propídeo (IP), um marcador de células mortas. Nas culturas expostas à POG na presença do veículo, aproximadamente 46% do hipocampo foi marcado com IP, indicando uma alta porcentagem de morte celular. Quando as culturas foram tratadas com resveratrol 10, 25 e 50µM, a morte celular foi reduzida para 22, 20 e 13%, respectivamente. Para elucidar o mecanismo pelo qual o resveratrol exerce seu efeito neuroprotetor nós investigamos a via PI3-k usando o inibidor LY294002 (5µM) e a via MAPK usando o inibidor PD98059 (20µM). A neuroproteção mediada pelo resveratrol (50µM) foi prevenida pelo LY294002, mas não pelo PD98059. A análise por immunoblotting revelou que o resveratrol 50µM induziu a fosforilação/ativação da Akt, a fosforilação/inativação da glicogênio sintase quinase-3β (GSK-3β) 1, 6 e 24 h após a POG e a fosforilação/ativação da quinase regulada por sinais extracelulares (extracellular signal-regulated kinase-1 and -2-ERK1/2) 6 e 24 h após a POG. Juntos, o aumento da fosforilação da Akt e GSK-3β induzida pelo resveratrol após a POG e o efeito da inibição da PI3-k pelo LY294002 levando a diminuição da neuroproteção mediada pelo resveratrol, sugerem que a via PI3-k/Akt, associada à GSK-3β , estão envolvidas no mecanismo pelo qual o resveratrol protege as culturas organotípicas da morte celular.

As bases moleculares da neuroproteção contra a isquemia mediada por estrógeno continuam obscuras, assim como os mecanismos envolvendo a tolerância ao dano isquêmico subseqüente induzida por pré-condicionamento. Neste trabalho foi estudado se as vias de sinalização celular da PI3-K (fosfatidil inositol 3-quinase) e da MEK/ERK 1/2 estariam envolvidas na neuroproteção induzida por estrógeno, bem como alguns parâmetros de estresse oxidativo, especificamente o conteúdo de radicais livres, um índice de dano oxidativo a proteínas e a capacidade antioxidante total. Também foi estudado o possível envolvimento dos transportadores de glutamato (EAAT1 e EAAT2) e dos receptores de estrógeno (ERα e ERβ) nos efeitos neuroprotetores do estrógeno e do pré-condicionamento. Para este fim, foram utilizados os modelos in vitro de culturas organotípicas de fatias hipocampais e fatias hipocampais preparadas a fresco expostas à privação de oxigênio e glicose (POG) e o modelo in vivo de hipóxia-isquemia neonatal. Em culturas tratadas tanto aguda como cronicamente com 17β-estradiol, a morte celular induzida por POG foi diminuída acentuadamente quando comparada com as culturas tratadas apenas com veículo. Este efeito neuroprotetor foi evitado por LY294002 (inibidor de PI3-K), mas não por PD98059 (inibidor de MEK/ERK 1/2). Ambos os protocolos de tratamento com estradiol induziram a fosforilação/ativação da proteína quinase B (PKB/Akt) e a fosforilação/inativação da glicogênio sintase quinase-3β (GSK-3β). Em um estudo similar, o imunoconteúdo do receptor estrogênico ERα diminuiu após POG em culturas tratadas tanto com estradiol quanto veículo, enquanto que o receptor ERβ aumentou apenas nas culturas tratadas com estradiol expostas ou não à POG. Não foram observadas alterações no imunoconteúdo dos transportadores de glutamato (EAATs) em nenhum dos tratamentos in vitro. Em fatias de hipocampo de cérebro de ratas ovariectomizadas que receberam reposição de estradiol, a morte celular foi reduzida em comparação ao grupo de ratas que não recebeu a reposição hormonal. Neste mesmo modelo, observou-se que a POG aumentou a produção de radicais livres nos dois grupos, porém não foram observadas diferenças na capacidade antioxidante total. Por outro lado, a reposição de estradiol evitou a redução nos conteúdos de triptofano e tirosina causada por POG. No modelo in vivo, o cérebro de ratos neonatos foi protegido contra a hipóxia-isquemia pelo précondicionamento hipóxico. Em paralelo, o pré-condicionamento aumentou o imunoconteúdo dos transportadores de glutamato EAAT2 e do receptor estrogênico ERα em córtex e diminuiu os níveis de EAAT2 em estriado, mas não afetou os níveis de EAAT1 e ERβ. Já no modelo in vitro de pré-condicionamento, nas culturas organotípicas de hipocampo pré-condicionadas, 15 min de POG induziu tolerância acentuada a um período subseqüente de 45 min de POG, porém não foram detectadas alterações nos transportadores de glutamato nem nos receptores estrogênicos. Juntos, os resultados sugerem que na isquemia a neuroproteção induzida por estrógeno pode envolver a via de sinalização celular da fostatidil inositol 3-quinase (PI3-K), a prevenção do dano oxidativo a proteínas e a regulação dos receptores estrogênicos ERα e ERβ, enquanto que a tolerância à isquemia cerebral induzida por pré-condicionamento pode envolver a regulação dos transportadores de glutamato EAAT2 e receptores estrogênicos ERα.

Uma das principais características do hipocampo após a isquemia é a vulnerabilidade diferencial das células da região CA1 e DG à morte celular. Os neurônios granulares do DG são resistentes, enquanto que os neurônios piramidais da região CA1 são mais sensíveis. Nosso objetivo nesse estudo foi investigar o possível envolvimento da via de sinalização celular PI3K, uma via que possui efeito proliferativo e antiapoptótico, e das proteínas de choque térmico (HSPs) no fenômeno da vulnerabilidade seletiva. Para isso foram usadas culturas organotípicas de hipocampo de ratos Wistar de 6-8 dias. As culturas foram tratadas com o inibidor da PI3K, LY294002 (LY), nas doses 10μM e 50μM. A morte celular foi quantificada pela medida da incorporação de iodeto de propídeo e da atividade das caspases 3 e 7. Alterações na fosforilação e no imunoconteúdo das proteínas foram obtidas com o uso de anticorpos específicos. Os resultados mostraram que a região do DG parece responder de forma tempo dependente e precocemente à presença da droga, sugerindo uma importância da via nessa região. Para investigar se a proteína AKT, uma cinase ativada por PI3K, estava envolvida na vulnerabilidade seletiva das células às condições de privação de oxigênio e glicose (POG), medimos a fosforilação e o imunoconteúdo dessa cinase após 60 minutos de POG seguida dos tempos de recuperação de 30 minutos, 6 horas e 24 horas. Nenhuma alteração foi observada nesses parâmetros, sugerindo que , nesse caso, a fosforilação da AKT não está envolvida na vulnerabilidade seletiva. Quando o imunoconteúdo da HSP27 e da HSP70 foi investigado após as condições de POG em ambas as áreas do hipocampo, não foi observada nenhuma alteração na HSP27 nos tempos de recuperação escolhidos. Por outro lado, observou-se aumento no imunoconteúdo da HSP70 em ambas as regiões 24 horas após a exposição às condições de POG, sendo este maior no CA1. Quando as quantidades das HSPs nas duas regiões em condições basais foram comparadas, observou-se que ambas estão em maior quantidade na região do DG. Esta diferença poderia estar relacionada com a resistência à morte celular observada no DG, uma vez que, possuindo maior quantidade HSPs, estas poderiam atuar como protetoras contra a morte. Esses resultados sugerem que a via de sinalização da PI3K pode estar envolvida na vulnerabilidade seletiva observada no hipocampo em resposta à condições de POG, e esta não envolve alterações na fosforilação da AKT. Por outro lado, HSP27 e HSP70 podem estar envolvidas no fenômeno da vulnerabilidade seletiva, protegendo o DG das lesões. One of the main characteristics of hippocampus after ischemic episodes is the different vulnerability to cell death of cells from CA1 and from DG areas. DG granular neurons are resistant while CA1 pyramidal neurons are more vulnerable. Our intent in this study was to investigate a possible involvement of PI3K pathway and HSPs in the selective vulnerability phenomenom. For these purposes we used organotypic hippocampal cultures from 6-8 days old Wistar rats. Our first focus was PI3K, a known proliferative and antiapoptotic pathway. The cultures were exposed to treatment with LY294002 (LY), a PI3K inhibitor, in doses 10μM and 50μM. Cellular death was assessed by propidium iodide uptake and mesurement of caspase 3 and 7 activity. The results showed an effect time and dose dependent, always with earlier cellular death in DG area, suggesting the importance of this pathway in this region. To investigate if AKT protein, a downstream kinase in PI3K pathway, was involved in selective vulnerability of cells after oxygen and glucose deprivation (OGD) conditions, we measured the phosphorylation and imunocontent of this protein after 60 minutes of OGD, followed by to 30 minutes, 6 hours and 24 hours of reperfusion. No alterations were observed in this parameters, suggesting that, in this case, phosphorylation of AKT is not involved in the selective vulnerability. When we investigate HSP27 and HSP70 imunocontent after OGD conditions in both areas of hippocampus, we observed no alterations in HSP27 in these reperfusion times. Interestingly, HSP70 showed an imunocontent increase in both areas 24 hours after the insult, with higher levels in CA1 area. Comparing basal level of HSPs in CA1 and DG we observe that both proteins are higher in DG area. The difference could explain why DG area is more resistant to cell death, once there are more HSPs blocking cell death. These results are pointing that PI3K is involved in selective vulnerability of hippocampus in a way that does not require AKT phosphorylation. On the oder hand, HSP27 and HSP70 may be involved in this phenomenom, protecting DG from insults.

A HSP27 é um membro da família das proteínas de choque térmico que protege as células contra diversos tipo de estresse, sendo expressa principalmente em astrócitos depois da isquemia. Neste trabalho, nós estudamos o papel da HSP27 na tolerância à isquemia cerebral, usando um modelo in vivo e culturas organotípicas. Foram estudados diferentes tempos de reperfusão in vivo (1, 4, 7, 14, 21, 30 dias) usando 2 min, 10 min ou 2+10 min de isquemia global transitória pela oclusão dos 4 vasos (4VO). Foi observado um aumento no imunoconteúdo no DG depois de todos os tratamentos, com uma diminuição na porcentagem de HSP27 fosforilada. Em CA1, região vulnerável, observou-se um aumento no imunoconteúdo depois de 10 ou 2+10 min de isquemia; em 10 min o aumento de fosforilação foi paralelo ao imunoconteúdo, enquanto com 2+10min de isquemia, quando a região CA1 se tornou resistente, houve uma diminuição na porcentagem de HSP27 fosforilada. Os resultados sugerem que a HSP27 pode estar atuando como chaperona, protegendo outras proteínas da desnaturação nos astrócitos, os quais podem auxiliar os neurônios a sobreviverem por manter a homeostase do tecido. Em culturas organotípicas, foram usados 5 ou 10 min de privação de glicose e oxigênio (OGD) ou 1µM de NMDA para induzir tolerância ao tempo letal, 40 min, de privação de glicose e oxigênio (OGD). Nesse caso, foi observado um aumento no imunoconteúdo de HSP27 depois de todos os tratamentos, mas a porcentagem de HSP27 fosforilada se manteve constante ou aumentou quando o pré-condicionamento ocorreu. A HSP27 pode estar modulando os filamentos de actina ou bloqueando o processo apoptótico, facilitando a sobrevivência das células. Em conjunto, os resultados sugerem que o mecanismo que leva à morte de células pode ser diferente nos dois modelos, exigindo atuações distintas da proteína.

As doenças cerebrovasculares, popularmente conhecidas como derrames, são uma das principais causas de morbidade e mortalidade entre adultos e idosos. Contudo, muitos pacientes que sofrem derrame sobrevivem e experimentam as conseqüências do insulto por muitos anos, muitas vezes a nível emocional, motor ou intelectual. Dentre estas lesões, destaca-se a isquemia cerebral. Existem modelos experimentais de isquemia cerebral in vivo e in vitro. Os modelos in vitro são realizados em culturas ou fatias de tecido cerebral submetidas à Privação de Oxigênio e Glicose (POG), que mimetizam condições traumáticas similares, mas não idênticas às produzidas in vivo. A investigação da atividade de substâncias potencialmente neuroprotetoras a partir da comparação da morte celular entre culturas ou fatias de tecido cerebral controle e tratadas é facilitada neste tipo de modelo experimental. Após a injúria, as culturas são expostas a métodos de avaliação da viabilidade ou dano celular como, por exemplo, o corante fluorescente iodeto de propídeo, que marca seletivamente células mortas ou em curso de morte, ou MTT (3-[4,5-dimethylthiazol-2-yl]-2,5-diphenyltetrazoliumbromide) que mede a viabilidade mitocondrial possibilitando uma posterior quantificação. As plantas são uma fonte importante de produtos naturais biologicamente ativos, muitos dos quais se constituem em modelos para a síntese de um grande número de fármacos. Um exemplo é a planta kava-kava ou somente kava (Piper Methysticum) a qual chamou a atenção dos pesquisadores devido à sua utilização nas ilhas do Pacífico sul. Foi demonstrada a possibilidade da kava possuir uma variedade de atividades farmacológicas importantes, entre elas a atividade de neuroproteção. Esse trabalho tem como objetivo avaliar a atividade neuroprotetora do extrato de kava-kava (Piper methysticum) em modelos in vitro de morte neuronal em fatias de hipocampo de ratos, investigar o envolvimento da proteína de choque térmico HSP27 (Heat Shock Protein) no processo de morte e neuroproteção induzida pela kava, bem como investigar o efeito da lesão induzida por POG sobre o imunoconteúdo da proteína Oxido Nítrico Sintase induzível (iNOS). Os resultados dos experimentos por nós realizados nas culturas organotípicas submetidas à POG por 40 minutos e tratadas com extrato de kava (7µg/ml) demonstraram uma significativa redução, na ordem de 58% na intensidade da morte neuronal na região CA1 do hipocampo em resposta à injúria. Em fatias hipocampais submetidas à POG por 60 minutos a adição do extrato de kava 7µg/ml aumentou em 15% a viabilidade celular, confirmando a atividade neuroprotetora sugerida para esta planta. As culturas expostas à POG e tratadas com kava apresentaram um aumento significativo no imunoconteúdo da proteína HSP27, esse aumento é acompanhado de um aumento da fosforilação, uma vez que a percentagem de proteína fosforilada se mantém igual. As fatias lesionadas tratadas com kava apresentaram uma diminuição significativa no imunoconteúdo da iNOS na ordem de 35 % em relação as fatias lesionadas tratadas com DMSO (Dimetilsulfoxido). Estes dados podem sugerir que um dos mecanismos da neuroproteção observada para o extrato de kava, possa envolver essas proteínas.

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio Grande do Sul, FAPERGS, Brasil. Two dimensional polyacrylamide gel electrophoresis (O’Farrel et al.,1977, modified by Rodnight et al., 1988), was performed in seminal plasma of Bos taurus taurus and Bos taurus indicus bulls from an IA Center. All the bulls were considered to have a semen with high freezeability. In a 15% polyacrylamide gels, stained with Commassie Blue, a total of 11 protein bands (10-24 kDa) was analyzed by their optical densities. In Bos taurus, the bands 13 (14-15 kDa) and 19 (16-18 kDa) were present in 28.6% of the seminal plasma samples examined. The remainder bands were present in all samples examined. No statistical significance was found between Bos taurus bulls samples in the bands 3 (15-16 kDa); 5 (16-17 kDa), 7 (11-12 kDa) and 9 (14-15 kDa). On the other hand, in Bos indicus it was found that the bands 11 (13-14 kDa), 19 and 23 (20-22 kDa) were present on 71% of the samples, the band 13 in 57% and the remainder were present in all samples. The band 15 (11-12 kDa) was the only one that did not show any variation between the Bos indicus bulls samples. Finally, five bands showed up differences (P

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio Grande do Sul, FAPERGS, Brasil. The objective of this study was to evaluate the protein profile of bovine seminal plasma using two dimensional polyacrilamide gel electrophoresis (2D PAGE) and to find out if any of these proteins was correlated with semen freezability. Seminal plasma was collected from 16 bulls of high and low semen freezability from an artificial insemination center. Twelve protein spots were identified from the 2 D gel (15%), six of which were present in all samples, but only the spots 3 (15 16 kDa), 5 (16 17 kDa) and 7 (10 12 kDa) did not show any variation between bulls. On the seminal plasma samples collected from bulls with high semen freezability, four protei ns showed superior optical densities (P