Neuroprotective Effect of Melatonin: A Novel Therapy against Perinatal Hypoxia-Ischemia

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Pretreatment with Resveratrol Prevents Neuronal Injury and Cognitive Deficits Induced by Perinatal Hypoxia-Ischemia in Rats

Despite advances in neonatal care, hypoxic-ischemic brain injury is still a serious clinical problem, which is responsible for many cases of perinatal mortality, cerebral palsy, motor impairment and cognitive deficits. Resveratrol, a natural polyphenol with important anti-oxidant and anti-inflammatory properties, is present in grapevines, peanuts and pomegranates. The aim of the present work was to evaluate the possible neuroprotective effect of resveratrol when administered before or immediately after a hypoxic-ischemic brain event in neonatal rats by analyzing brain damage, the mitochondrial status and long-term cognitive impairment. Our results indicate that pretreatment with resveratrol protects against brain damage, reducing infarct volume, preserving myelination and minimizing the astroglial reactive response. Moreover its neuroprotective effect was found to be long lasting, as behavioral outcomes were significantly improved at adulthood. We speculate that one of the mechanisms for this neuroprotection may be related to the maintenance of the mitochondrial inner membrane integrity and potential, and to the reduction of reactive oxygen species. Curiously, none of these protective features was observed when resveratrol was administered immediately after hypoxia-ischemia.

Hypoxic-preconditioning induces neuroprotection against hypoxia-ischemia in newborn piglet brain

Preconditioning-induced ischemic tolerance has been documented in the newborn brain, however, the signaling mechanisms of this preconditioning require further elucidation. The aims of this study were to develop a hypoxic-preconditioning (PC) model of ischemic tolerance in the newborn piglet, which emulates important clinical similarities to human situation of birth asphyxia, and to characterize some of the molecular mechanisms shown to be implicated in PC-induced neuroprotection in rodent models. One day old piglets were subjected to PC (8% O(2)/92% N(2)) for 3 h and 24 h later were exposed to hypoxia-ischemia (HI) produced by a combination of hypoxia (5% FiO(2)) for a period of 30 min and ischemia induced by a period of hypotension (10 min of reduced mean arterial blood pressure; 70% of baseline). Neuropathologic analysis and unbiased stereology, conducted at 24 h, 3 and 7 days of recovery following HI, indicated a substantial reduction in the severity of brain damage in PC piglets compared to non-PC piglets (P<0.05). PC significantly increased the mRNA expression of hypoxia-inducible factor-1 alpha (HIF-1 alpha) and its target gene, vascular endothelial growth factor (VEGF) at 0 h, 6 h, 24 h, 3 and 7 days of recovery. Immunoblot analysis demonstrated that PC resulted in HIF-1 alpha protein stabilization and accumulation in nuclear extracts of cerebral cortex of newborn piglet brain compared to normoxic controls. Protein levels of VEGF increased in a time-dependent manner in both cortex and hippocampus following PC. Double-immunolabeling indicated that VEGF is mainly expressed in neurons, endothelial cells and astroglia. Our study demonstrates for the first time the protective efficacy of PC against hypoxic-ischemic injury in newborn piglet model, which recapitulates many pathophysiological features of asphyxiated human neonates. Furthermore, as has been shown in rodent models of preconditioning, our results suggest that PC-induced protection in neonatal piglets may involve upregulation of VEGF. (C) 2011 Elsevier B.V. All rights reserved.

Near-Term Fetal Hypoxia-Ischemia in Rabbits MRI Can Predict Muscle Tone Abnormalities and Deep Brain Injury

Background and Purpose-The pattern of antenatal brain injury varies with gestational age at the time of insult. Deep brain nuclei are often injured at older gestational ages. Having previously shown postnatal hypertonia after preterm fetal rabbit hypoxia-ischemia, the objective of this study was to investigate the causal relationship between the dynamic regional pattern of brain injury on MRI and the evolution of muscle tone in the near-term rabbit fetus. Methods-Serial MRI was performed on New Zealand white rabbit fetuses to determine equipotency of fetal hypoxia-ischemia during uterine ischemia comparing 29 days gestation (E29, 92% gestation) with E22 and E25. E29 postnatal kits at 4, 24, and 72 hours after hypoxia-ischemia underwent T2- and diffusion-weighted imaging. Quantitative assessments of tone were made serially using a torque apparatus in addition to clinical assessments. Results-Based on the brain apparent diffusion coefficient, 32 minutes of uterine ischemia was selected for E29 fetuses. At E30, 58% of the survivors manifested hind limb hypotonia. By E32, 71% of the hypotonic kits developed dystonic hypertonia. Marked and persistent apparent diffusion coefficient reduction in the basal ganglia, thalamus, and brain stem was predictive of these motor deficits. Conclusions-MRI observation of deep brain injury 6 to 24 hours after near-term hypoxia-ischemia predicts dystonic hypertonia postnatally. Torque-displacement measurements indicate that motor deficits in rabbits progressed from initial hypotonia to hypertonia, similar to human cerebral palsy, but in a compressed timeframe. The presence of deep brain injury and quantitative shift from hypo-to hypertonia may identify patients at risk for developing cerebral palsy. (Stroke. 2012;43:2757-2763.)

Genetic and pharmacologic manipulation of oxidative stress after neonatal hypoxia-ischemia

Oxidative stress is a critical component of the injury response to hypoxia-ischemia (HI) in the neonatal brain, and this response is unique and at times paradoxical to that seen in the mature brain. Previously, we showed that copper-zinc superoxide-dismutase (SOD1) over-expression is not beneficial to the neonatal mouse brain with HI injury, unlike the adult brain with ischemic injury. However, glutathione peroxidase 1 (GPx1) over-expression is protective to the neonatal mouse brain with HI injury. To further test the hypothesis that an adequate supply of GPx is critical to protection from HI injury, we crossed SOD1 over-expressing mice (hSOD-tg) with GPx1 over-expressing mice (hGPx-tg). Resulting litters contained wild-type (wt), hGPx-tg, hSOD-tg and hybrid hGPx-tg/hSOD-tg pups, which were subjected to HI at P7. Confirming previous results, the hGPx-tg mice had reduced injury compared to both Wt and hSOD-tg littermates. Neonatal mice over-expressing both GPx1 and SOD1 also had less injury compared to wt or hSOD-tg alone. A result of oxidative stress after neonatal HI is a decrease in the concentration of reduced (i.e. antioxidant-active) glutathione (GSH). In this study, we tested the effect of systemic administration of alpha-lipoic acid on levels of GSH in the cortex after HI. Although GSH levels were restored by 24h after HI, injury was not reduced compared to vehicle-treated mice. We also tested two other pharmacological approaches to reducing oxidative stress in hSOD-tg and wild-type littermates. Both the specific inhibitor of neuronal nitric oxide synthase, 7-nitroindazole (7NI), and the spin-trapping agent alpha-phenyl-tert-butyl-nitrone (PBN) did not reduce HI injury, however. Taken together, these results imply that H2O2 is a critical component of neonatal HI injury, and GPx1 plays an important role in the defense against this H2O2 and is thereby neuroprotective.

Hypoxic preconditioning reverses protection after neonatal hypoxia-ischemia in glutathione peroxidase transgenic murine brain

The effect of hypoxic preconditioning (PC) on hypoxic-ischemic (HI) injury was explored in glutathione peroxidase (GPx)-overexpressing mice (human GPx-transgenic [hGPx-tg]) mice. Six-day-old hGPx-tg mice and wild-type (Wt) littermates were pre-conditioned with hypoxia for 30 min and subjected to the Vannucci procedure of HI 24 h after the PC stimulus. Histopathological injury was determined 5 d later (P12). Additional animals were killed 2 h or 24 h after HI and ipsilateral cerebral cortices assayed for GPx activity, glutathione (GSH), and hydrogen peroxide (H2O2). In line with previous studies, hypoxic PC reduced injury in the Wt brain. Preconditioned Wt brain had increased GPx activity, but reduced GSH, relative to naive 24 h after HI. Hypoxic PC did not reduce injury to hGPx-tg brain and even reversed the protection previously reported in the hGPx-tg. GPx activity and GSH in hGPx-tg cortices did not change. Without PC, hGPx-tg cortex had less H2O2 accumulation than Wt at both 2 h and 24 h. With PC, H2O2 remained low in hGPx-tg compared with Wt at 2 h, but at 24 h, there was no longer a difference between hGPx-tg and Wt cortices. Accumulation of H2O2 may be a mediator of injury, but may also induce protective mechanisms.

Effects of Naotan Pill on repair of neural cells and cognitive disorders in juvenile rats following hypoxia and ischemia

BACKGROUND: Hypoxia and ischemia induce neuronal damage, decreased neuronal numbers and synaptophysin levels, and deficits in learning and memory functions. Previous studies have shown that lycium barbarum polysaccharide, the most effective component of barbary wolfberry fruit, has protective effects on neural cells in hypoxia-ischemia. OBJECTIVE: To investigate the effects of Naotan Pill on glutamate-treated neural cells and on cognitive function in juvenile rats following hypoxia-ischemia. DESIGN, TIME AND SETTING: The randomized, controlled, in vivo study was performed at the Cell Laboratory of Lanzhou University, Lanzhou Institute of Modern Physics of Chinese Academy of Sciences, and Department of Traditional Chinese Medicine of Gansu Provincial Rehabilitation Center Hospital, China from December 2005 to August 2006. The cellular neurobiology, in vitro experiment was conducted at the Institute of Human Anatomy, Histology, Embryology and Neuroscience, School of Basic Medical Sciences, Lanzhou University, and Department of Traditional Chinese Medicine of Gansu Provincial Rehabilitation Center Hospital, China from March 2007 to January 2008. MATERIALS: Naotan Pill, composed of barbary wolfberry fruit, danshen root, grassleaf sweetflag rhizome, and glossy privet fruit, was prepared by Gansu Provincial Rehabilitation Center, China. Rabbit anti-synaptophysin, choline acetyl transferase polyclonal antibody, streptavidin-biotin complex kit and diaminobenzidine kit (Boster, Wuhan, China), as well as glutamate (Hualian, Shanghai, China) were used in this study. METHODS: Cortical neural cells were isolated from neonatal Wistar rats. Neural cell damage models were induced using glutamate, and administered Naotan Pill prior to and following damage. A total of 54 juvenile Wistar rats were equally and randomly assigned into model, Naotan Pill, and sham operation groups. The left common carotid artery was ligated, and then rat models of hypoxic-ischemic injury were assigned to the model and Naotan Pill groups. At 2 days following model induction, rats in the Naotan Pill group were administered Naotan Pill suspension for 21 days. In the model and sham operation groups, rats received an equal volume of saline. MAIN OUTCOME MEASURES: Neural cell morphology was observed using an inverted phase contrast microscope. Survival rate of neural cells was measured by MTT assay. Synaptophysin and choline acetyl transferase expression was observed in the hippocampal CA1 region of juvenile rats using immunohistochemistry. Cognitive function was tested by the Morris water maze. RESULTS: Pathological changes were detected in glutamate-treated neural cells. Neural cell morphology remained normal after Naotan Pill intervention. Absorbance and survival rate of neural cells were significantly greater following Naotan Pill intervention, compared to glutamate-treated neural cells (P < 0.05). Synaptophysin and choline acetyl transferase expression was lowest in the hippocampal CA1 region in the model group and highest in the sham operation group. Significant differences among groups were observed (P < 0.05). Escape latency and swimming distance were significantly longer in the model group compared to the Naotan Pill group (P < 0.05). CONCLUSION: Naotan Pill exhibited protective and repair effects on glutamate-treated neural cells. Naotan Pill upregulated synaptophysin and choline acetyl transferase expression in the hippocampus and improved cognitive function in rats following hypoxia-ischemia.

In vitro study of the osteocytes response to hypoxia and their regulation of bone homeostasis

Bone remodelling is a fundamental mechanism for removing and replacing bone during adaptation of the skeleton to mechanical loads. Skeletal unloading leads to severe hypoxia (1%O2) in the bone microenvironment resulting in imbalanced bone remodelling that favours bone resorption. Hypoxia, in vivo, is a physiological condition for osteocytes, 5% O2 is more likely physiological for osteocytes than 20% O2, as osteocytes are embedded deep inside the mineralized bone matrix. Osteocytes are thought to be the mechanosensors of bone and have been shown to orchestrate bone formation and resorption. Oxygen-deprived osteocytes seem undergo apoptosis and actively stimulate osteoclasts. Hypoxia and oxidative stress increase 150-kDa oxygen-regulated protein (ORP 150) expression in different cell types. It is a novel endoplasmic-reticulum-associated chaperone induced by hypoxia/ischemia. It well known that ORP 150 plays an important role in the cellular adaptation to hypoxia, as anti-apoptotic factor, and seems to be involved in osteocytes differentiations. The aims of the present study are 1) to determine the cellular and molecular response of the osteocytes at two different conditions of oxygen deprivation, 1% and 5% of O2 compared to the atmospheric oxygen concentration at several time points. 2) To clarify the role of hypoxic osteocytes in bone homeostasis through the detection of releasing of soluble factors (RANKL, OPG, PGE2 and Sclerostin). 3) To detect the activation of osteoclast and osteoblast induced by condition media collected from hypoxic and normoxic osteocytes. The data obtained in this study shows that hypoxia compromises the viability of osteocytes and induces apoptosis. Unlike in other cells types, ORP 150 in MLO-Y4 does not seem to be regulated early during hypoxia. The release of soluble factors and the evaluation of osteoclast and osteoblast activation shows that osteocytes, grown under severe oxygen deprivation, play a role in the regulation of both bone resorption and bone formation.

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.

Perinatal hipoxic ischemic injury in the auditory pathway and the effect of several neuroprotective agents

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Efeitos da hipóxia-isquemia perinatal sobre o comportamento motor, distribuição da Tirosina Hidroxilase na substância negra e da NADPH diaforase no hipocampo durante o desenvolvimento em ratos

A hipóxia isquemia (HI) pré-natal é uma das principais causas de mortalidade e doenças neurológicas crônicas em neonatos, que podem apresentar déficits remanentes como: retardamento, paralisia cerebral, dificuldade de aprendizado ou epilepsia. Estes prejuízos, provavelmente, estão relacionados com o atraso no desenvolvimento neural, astrogliose e com a perda de neurônios e oligodendrócitos. Déficits funcionais e cognitivos estão associados à degeneração de vias dopaminérgicas e de estruturas hipocampais. A enzima tirosina hidroxilase (TH) é a enzima limitante na síntese de dopamina e seus níveis são alterados em eventos de HI. O óxido nítrico (NO) é um gás difusível que atua modulando diferentes sistemas, participando de eventos como plasticidade sináptica e neuromodulação no sistema nervoso central e é produzido em grandes quantidades em eventos de injúria e inflamação, como é o caso da HI. O presente estudo teve por objetivos avaliar, utilizando o modelo criado por Robinson e colaboradores em 2005, os efeitos da HI sobre o comportamento motor e avaliar o desenvolvimento de estruturas encefálicas relacionadas a este comportamento como a substância negra (SN) e o complexo hipocampal. A HI foi induzida a partir do clampeamento das artérias uterinas da rata grávida, por 45 minutos no décimo oitavo dia de gestação (grupo HI). Em um grupo de fêmeas a cirurgia foi realizada, mas não houve clampeamento das artérias (grupo SHAM). A avaliação do comportamento motor foi realizada com os testes ROTAROD e de campo aberto em animais de 45 dias. Os encéfalos foram processados histologicamente nas idades de P9, P16, P23 e P90, sendo então realizada imunohistoquímica para TH e histoquímica para NADPH diaforase (NADPH-d), para avaliação do NO. Nossos resultados demonstraram redução da imunorreatividade para a TH em corpos celulares na SN aos 16 dias no grupo HI e aumento na imunorreatividade das fibras na parte reticulada aos 23 dias, com a presença de corpos celulares imunorreativos nesta região no grupo HI. Demonstramos também aumento do número de células marcadas para NADPH-d no giro dentado nos animais HI, nas idades analisadas, assim como aumento na intensidade de reação no corno de Ammon (CA1 e CA3) aos 9 dias no grupo HI, e posterior redução nesta marcação aos 23 e 90dias neste mesmo grupo. Nos testes comportamentais, observamos diminuição da atividade motora no grupo HI com uma melhora do desempenho ao longo dos testes no ROTAROD, sem entretanto atingir o mesmo nível do grupo SHAM. Os animais HI não apresentaram maior nível de ansiedade em relação ao grupo SHAM, descartando a hipótese das alterações observadas nos testes de motricidade estarem relacionadas a fatores ansiogênicos. O modelo de clampeamento das artérias uterinas da fêmea se mostrou uma ferramenta importante no estudo das alterações decorrentes do evento de HI pré-natal, por produzir diversos resultados que são similares aos ocorridos em neonatos que passam por este evento.

Effect of Neonatal Asphyxia on the Impairment of the Auditory Pathway by Recording Auditory Brainstem Responses in Newborn Piglets: A New Experimentation Model to Study the Perinatal Hypoxic-Ischemic Damage on the Auditory Syste

Introduction Hypoxia-ischemia (HI) is a major perinatal problem that results in severe damage to the brain impairing the normal development of the auditory system. The purpose of the present study is to study the effect of perinatal asphyxia on the auditory pathway by recording auditory brain responses in a novel animal experimentation model in newborn piglets. Method Hypoxia-ischemia was induced to 1.3 day-old piglets by clamping 30 minutes both carotid arteries by vascular occluders and lowering the fraction of inspired oxygen. We compared the Auditory Brain Responses (ABRs) of newborn piglets exposed to acute hypoxia/ischemia (n = 6) and a control group with no such exposure (n = 10). ABRs were recorded for both ears before the start of the experiment (baseline), after 30 minutes of HI injury, and every 30 minutes during 6 h after the HI injury. Results Auditory brain responses were altered during the hypoxic-ischemic insult but recovered 30-60 minutes later. Hypoxia/ischemia seemed to induce auditory functional damage by increasing I-V latencies and decreasing wave I, III and V amplitudes, although differences were not significant. Conclusion The described experimental model of hypoxia-ischemia in newborn piglets may be useful for studying the effect of perinatal asphyxia on the impairment of the auditory pathway.

Efeitos da hipóxia-isquemia pré-natal durante o desenvolvimento: receptores e transportadores glutamatérgicos e comunicação celular in vitro

O cérebro infantil humano submetido à hipóxia-isquemia (HI) apresenta perda de oligodendrócitos, hipomielinização, astrogliose, alterações no desenvolvimento cortical e no comportamento motor, incluindo a paralisia cerebral. O cerebelo desempenha um importante papel no controle motor e diversos danos vêm sendo observados em humanos e animais que sofreram HI. A excitotoxicidade glutamatérgica é frequentemente associada à HI e junções celulares podem ser responsáveis pela transferência de moléculas capazes de modular os danos decorrentes. Dados prévios de nosso grupo utilizando um modelo de HI pré-natal em ratos demonstraram danos permanentes na estrutura cerebelar, indicando que os efeitos deletérios da HI pré-natal podem ser mantidos até a vida adulta. O objetivo deste trabalho foi caracterizar os níveis de conexinas, receptores e transportadores de glutamato ao longo do desenvolvimento do cerebelo HI, e avaliar a configuração das junções celulares em culturas de astrócitos derivadas do cerebelo de ratos submetidos a esse modelo. Ratas no 18 dia de gestação, após anestesia, tiveram as quatro artérias uterinas obstruídas por 45 minutos (Grupo HI). Animais controle tiveram os úteros expostos sem sofrer a obstrução (Grupo SH). A gestação prosseguiu e apenas filhotes nascidos a termo foram utilizados. Os animais foram decapitados aos 2 (P2), 9 (P9), 16 (P16),23 (P23), 30 (P30), 45 (P45) e 90 (P90) dias pós-natal. Os cerebelos foram submetidos à técnica de Western blotting utilizando os anticorpos anti-NR2B, anti-GluR3, anti-EAAT1, anti-GFAP e anti-Cx43. Para a cultura de astrócitos foram utilizados cerebelos de animais P2. Após terem atingido confluência, as células foram fixadas e imunomarcadas com os anticorpos anti-Cx43, anti-GFAP, anti-nestina e anti-A2B5. Nossos resultados demonstram diferenças nos níveis de GluR3 durante o desenvolvimento do cerebelo SH e HI, havendo uma redução significativa da expressão desta subunidade no grupo HI em P9. Por outro lado, não foram verificadas alterações nos níveis de NR2B e de GFAP entre os grupos nas diferentes idades. Observou-se redução significativa de Cx43 em animais HI em P2 bem como nos astrócitos HI em cultura, os quais também apresentaram alterações morfológicas e diferenças na expressão do marcador A2B5. A alteração referente a GluR3 no grupo HI pode ser causada pela redução da arborização das células de Purkinje e pela redução no número de precursores de oligodendrócitos no cerebelo de animais HI em P9, já observadas em nosso laboratório. A diminuição de Cx43 indica que a passagem de substâncias por canais astrocitários pode estar reduzida e contribuir para a expansão dos danos persistentes descritos em HI. Alterações morfológicas e na expressão de marcadores da diferenciação de astrócitos podem refletir os potenciais efeitos de HI sobre a maturação destas células a longo-prazo. Nossos resultados apontam que a HI sistêmica pré-natal pode ser responsável por alterações que caracterizam a excitotoxicidade glutamatérgica. Ressaltamos também a importância da comunicação entre astrócitos como estratégia neuroprotetora nesta lesão.

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.