Inibição do receptor de glutamato do tipo NMDA em um modelo de hipóxia-isquemia prenatal: avaliação morfofuncional do cerebelo

Lesões sistêmicas peri e pré-natais alteram o desenvolvimento do SNC, levando a problemas cognitivos e motores em crianças que podem perdurar por toda a vida. Um tipo particular de lesão é a hipóxia-isquemia (HI), caracterizada pela interrupção momentânea ou permanente do fluxo sanguíneo. Um dos mecanismos propostos para as lesões decorrentes da HI é a excitotoxicidade glutamatérgica. O uso de inibidores da neurotransmissão glutamatérgica tem sido estudados em diversos modelos de HI. Neste trabalho, avaliamos os efeitos morfofuncionais da administração de um antagonista não-competitivo do receptor de glutamato NMDA sobre o desenvolvimento do cerebelo. Ratas no 18 dia de gestação foram anestesiadas, os cornos uterinos expostos e as 4 artérias uterinas obstruídas por 45 minutos (Grupo H). Animais controle tiveram os úteros expostos, sem a obstrução (Grupo S). Após a cirurgia a gestação prosseguiu. Somente animais nascidos a termo foram utilizados. Um dia após o nascimento, metade de cada ninhada foi designada para receber MK801, 0,3mg/kg/dia, (grupos SM e HM) e a outra metade recebeu solução salina (grupos SS e HS), por 5 dias. Após anestesia e perfusão-fixação com paraformaldeído 4% aos 9, 23, 30 e 60 dias pós-natais, cortes parassagitais do cerebelo foram obtidos em criótomo e submetidos à imunohistoquímica para calbindina, GFAP, GLAST, PDGFRα e MBP. A partir de 45 dias de vida, os animais foram testados em vários de testes comportamentais: labirinto em cruz elevado (LCE), campo vazado (CV), ROTAROD, teste de caminhada sobre barras (ladder test) e teste do comprimento da passada (stride length). Aos 9 dias, a espessura da árvore dendrítica era menor nos animais SM, HS/HM, demonstrando efeitos deletérios tanto do MK801 quanto da HI. Menor número de células PDGFRα+ foi observado nos animais HS/HM, sem efeitos da administração de MK801. Aos 23 dias, maior número de células PDGFRα+ foi observado nos animais HM comparado aos outros 3 grupos, indicando efeito neuroprotetor do MK801. Nessa idade, menor número de fibras mielinizadas (MBP+) foi observada nos animais HS, e a administração de MK801 parece reverter estes efeitos. Aos 9 dias a distribuição de GLAST estava alterada nos animais HS, com os efeitos da HI parcialmente revertidos pelo MK801. Não foram observados efeitos da HI ou do MK801 sobre comportamentos relacionados a ansiedade pelo LCE, assim como na latência de queda no ROTAROD. HI piora a performance motora no ladder test. No teste do CV, não observamos efeitos da HI sobre a busca por novidade assim como sobre a atividade locomotora espontânea. No entanto, MK801 diminui comportamentos de autolimpeza e a atividade locomotora espontânea. Menor variação das passadas foi observada em decorrência da administração de MK801 no stride length, com nenhum efeito da HI. Nossos resultados demonstram que a inibição do receptor NMDA tem um efeito neuroprotetor sobre os progenitores de oligodendrócitos e mielinização, provavelmente pela manutenção da capacidade proliferativa por um período maior. A atividade do receptor NMDA exerce importante papel na diferenciação das células de Purkinje, assim como na distribuição do transportador GLAST, corroborando a importância deste receptor na gênese das lesões causadas pela HI.

Distribuição da caspase-3 clivada no cerebelo de ratos durante o desenvolvimento em um modelo de hipóxia-isquemia sistêmica pré-natal

A Hipóxia-isquemia (HI) perinatal é um problema de saúde pública, e ocorrem aproximadamente 1,5 casos de encefalopatias por HI por 1000 nascidos vivos. Dos que sobrevivem 25-60% sofrem de deficiências permanentes do desenvolvimento neurológico, incluindo paralisia cerebral, convulsões, retardo mental, e dificuldade de aprender. Neurônios e oligodendrócitos, especialmente os progenitores, são os mais afetados pela HI. Existem vários modelos de HI, no entanto, poucos levam em consideração as intercorrências maternas, a importância da atividade placentária, e as trocas entre mãe-filho, que são clinicamente observadas em humanos. Robinson estabeleceu um modelo de HI sistêmica pré-natal transitório, onde o fluxo das artérias uterinas da rata grávida era obstruído por 45 minutos no décimo oitavo dia (E18) de gestação. Neste modelo foram observadas alterações que são similares às observadas em cérebros humanos que passaram por hipóxia perinatal, dentre as quais foram relatados aumento no nível de apoptose. Caspase-3 é descrita como uma enzima que atua na apoptose, e é amplamente utilizada como marcador para células apoptóticas. Vários autores vêm mostrando, entretanto, que a enzima caspase-3 pode estar ativada para fins não apoptóticos. No modelo de HI sistêmica pré-natal, foram observados astrogliose na substância branca, morte de oligodendrócitos, lesão em axônios tanto na substância branca como no córtex cerebral, e danos motores. Pouco se sabe da influencia do insulto HI no desenvolvimento do cerebelo, considerando que o cerebelo junto com o córtex motor, contribui para o controle motor. O objetivo desse trabalho foi avaliar a distribuição da caspase-3 clivada durante o desenvolvimento do cerebelo em um modelo de HI pré-natal. Os resultados deste trabalho demonstram que as células caspase-3 clivadas apresentaram duas morfologias distintas em ambos os grupos. Uma onde a caspase-3 foi observada apenas no núcleo, oscilando entre células com imunorreatividade fraca a intensa, e de células com a presença da caspase-3 no corpo celular, nos prolongamentos condensados e presença de fragmentos ao redor do soma, morfologia típica de célula em apoptose. A HI pré-natal, assim como nos hemisférios cerebrais, levou ao aumento de células caspase-3 clivadas com morfologia de progenitores de oligodendrócitos no cerebelo do grupo HI em P2, mas não em P9 e P23. Também foi demonstrado que a HI pré-natal não levou a uma ativação da apoptose em oligodendrócitos, neurônios e microglia (identificados por seus respectivos marcadores, CNPase, NeuN e ED1) apresentando marcação no núcleos de células GFAP+, na substância branca, camada granular e nas células da glia de Bergmann, em P9 e P23 no cerebelo. Podemos concluir que a HI pré-natal aumentou o número de células imunorreativas para a caspase-3 em um período crítico do desenvolvimento da oligodendroglia no cerebelo, e que a diminuição de progenitores de oligodendrócitos no cerebelo decorrente do insulto pré-natal visto em trabalhos anteriores, pode estar relacionada a morte celular por apoptose, embora não se possa descartar a hipótese da participação dessas células que apresentam caspase-3 clivada em outros eventos não apoptóticos desencadeados pela hipóxia-isquemia.

Avaliação morfofuncional do complexo hipocampal em ratos submetidos a um modelo de hipóxia-isquemia pré-natal

A diminuição do aporte de oxigênio e nutrientes na vida perinatal resulta em danos, como astrogliose, morte de neurônios e de células proliferativas. Déficits cognitivos podem estar relacionados a danos no hipocampo. Neste trabalho avaliamos a citoarquitetura do giro dentado (DG) durante o desenvolvimento e a memória de ratos submetidos à HI. Para tal, utilizamos a técnica de imunohistoquímica para marcador de proliferação celular (KI67), neurônio jovem (DCX), de astrócitos (GFAP) e de óxido nítrico sintase neuronal (NOSn). Para avaliar a memória de curta e de longa duração foi utilizado o teste de reconhecimento de objetos (RO). Ratas Wistar grávidas em E18 foram anestesiadas (tribromoetanol) e as quatro artérias uterinas foram ocluídas com grampos de aneurisma (Grupo HI). Após 45 minutos, os grampos foram removidos e foi feita a sutura por planos anatômicos. Os animais do grupo controle (SHAM) sofreram o mesmo procedimento, excetuando a oclusão das artérias. Os animais nasceram a termo. Animais com idades de 7 a 90 dias pós-natal (P7 a P90), foram anestesiados e perfundido-fixados com paraformaldeído a 4%, e os encéfalos submetidos ao processamento histológico. Cortes coronais do hipocampo (20m) foram submetidos à imunohistoquímica para KI67, DCX, GFAP e NOSn. Animais P90 foram submetidos ao RO. Os procedimentos foram aprovados pelo comitê de ética (CEA/019/2010). Observamos menor imunomarcação para KI67 no giro dentado de animais HI em P7. Para a marcação de DCX nesta idade não foi observada diferença entre os grupos. Animais HI em P15, P20 e P45 tiveram menor imunomarcação para DCX e Ki67 na camada granular. Animais P90 de ambos os grupos não apresentaram marcação para KI67 e DCX. Vimos aumento da imunomarcação para GFAP nos animais HI em todas as idades. A imunomarcação para NOSn nos animais HI foi menor em todas as idades. O maior número de células NOSn positivas foi visto em animais P7 em ambos os grupos na camada polimórfica. Em P15, animais HI apresentam células NOSn+ em todo o DG. Em P30 animais HI apresentam células NOSn+ nas camadas polimórfica e sub-granular. Animais adultos (P90) de ambos os grupos apresentam células NOSn positivas apenas nas camadas granular e sub-granular. Embora animais HI P90 não apresentaram déficits de memória, estes apresentaram menor tempo de exploração do objeto. Comportamento correspondente a déficits de atenção em humanos. Nossos resultados sugerem que HI perinatal diminui a população de células proliferativas, de neurônios jovens, de neurônios NOSn+, além de causar astrogliose e possivelmente déficits de atenção. O modelo demonstrou ser útil para a compreensão dos mecanismos celulares das lesões hipóxico-isquêmicas e pode ser usado para testar estratégias terapêuticas.

Remodelamento estrutural do tecido parabronquial de pintinhos em resposta à hipóxia durante o desenvolvimento fetal

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Alterações comportamentais e a análise do estresse oxidativo na idade adulta de animais expostos a hipóxia pré-natal

A Hipóxia-Isquêmica (HI) pré-natal é caracterizada por uma redução no aporte de oxigênio e nutrientes para o feto durante o período gestacional, que pode acarretar, a longo prazo, em dificuldade de concentração e aprendizagem, hiperatividade e déficit de memória. Esses prejuízos podem persistir ou se agravar até a idade adulta, levando ainda ao aparecimento de doenças como epilepsia e paralisia cerebral (PC). A privação de oxigênio e nutrientes, assim como o estresse materno, anemia, eclâmpsia e uso de drogas durante a gestação, podem causar estresse oxidativo durante os períodos críticos do desenvolvimento, e pode ser a principal razão para as mudanças que levam a programação fetal. O objetivo deste estudo foi relacionar a geração de espécies reativas e a consequente formação de estresse oxidativo nos animais adultos, com as alterações da biodisponibilidade do óxido nítrico de forma sistêmica, além de mudanças nos comportamentos motor e de ansiedade, manutenção da memória e aprendizado. Para a hipóxia, foi utilizado o modelo de clampeamento das artérias uterinas das ratas no 18 dia gestacional por 45 min, analisando os filhotes após 90 dias de nascidos. Foram utilizados os testes Open Field e labirinto em cruz elevada para a análise comportamental, e análises das enzimas glutationa peroxidase (GPx), superóxido desmutase (SOD) e catalase, além de quantificação de nitritos, TBARs e carbonilação de proteínas para avaliação de mecanismos oxidantes e antioxidantes. Os resultados demonstraram que o insulto durante a gestação pode acarretar em redução na formação da enzima GPx, além de maior concentração de nitritos analisados nos soros dos animais hipoxiados quando comparados aos controles, contribuindo para o dano oxidativo. Também foi observada redução na memória de habituação e comportamento motor, além de elevado comportamento ansioso em animais hipoxiados, diferentemente de controles. Concluímos assim que a hipóxia isquêmica pré-natal pode alterar permanentemente o estado oxidativo dos animais, além de atuar na formação do comportamento motor, memória de habituação e ansiedade. As descobertas aqui apresentadas contribuem para ampliar o entendimento acerca do evento de hipóxia isquêmica pré-natal, além de prover ferramentas para o desenvolvimento de mecanismos protetores e preventivos aos possíveis danos por ela causados.

Alterações metabólicas e morfométricas induzidas por hipóxia em Gallus gallus

Pós-graduação em Zootecnia - FCAV

Depth-dependent biomechanical and biochemical properties of fetal, newborn, and tissue-engineered articular cartilage

Adult articular cartilage has depth-dependent mechanical and biochemical properties which contribute to zone-specific functions. The compressive moduli of immature cartilage and tissue-engineered cartilage are known to be lower than those of adult cartilage. The objective of this study was to determine if such tissues exhibit depth-dependent compressive properties, and how these depth-varying properties were correlated with cell and matrix composition of the tissue. The compressive moduli of fetal and newborn bovine articular cartilage increased with depth (p < 0.05) by a factor of 4-5 from the top 0.1 mm (28 +/- 13 kPa, 141 +/- 10 kPa, respectively) to 1 mm deep into the tissue. Likewise, the glycosaminoglycan and collagen content increased with depth (both p < 0.001), and correlated with the modulus (both p < 0.01). In contrast, tissue-engineered cartilage formed by either layering or mixing cells from the superficial and middle zone of articular cartilage exhibited similarly soft regions at both construct surfaces, as exemplified by large equilibrium strains. The properties of immature cartilage may provide a template for developing tissue-engineered cartilage which aims to repair cartilage defects by recapitulating the natural development and growth processes. These results suggest that while depth-dependent properties may be important to engineer into cartilage constructs, issues other than cell heterogeneity must be addressed to generate such tissues. (c) 2005 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Antenatal ureaplasma infection impairs development of the fetal ovine gut in an IL-1-dependent manner

Ureaplasma infection of the amniotic cavity is associated with adverse postnatal intestinal outcomes. We tested whether interleukin-1 (IL-1) signaling underlies intestinal pathology following ureaplasma exposure in fetal sheep. Pregnant ewes received intra-amniotic injections of ureaplasma or culture media for controls at 3, 7, and 14 d before preterm delivery at 124 d gestation (term 150 d). Intra-amniotic injections of recombinant human interleukin IL-1 receptor antagonist (rhIL-1ra) or saline for controls  were given 3 h before and every 2 d after Ureaplasma injection. Ureaplasma exposure caused fetal gut inflammation within 7 d with damaged villus epithelium and gut barrier loss. Proliferation, differentiation, and maturation of enterocytes were significantly reduced after 7 d of ureaplasma exposure, leading to severe villus atrophy at 14 d. Inflammation, impaired development and villus atrophy of the fetal gut was largely prevented by intra-uterine rhIL-1ra treatment. These data form the basis for a clinical understanding of the role of ureaplasma in postnatal intestinal pathologies.