Utilização de nutrientes energéticos por córtex cerebral de ratos : efeitos de diferentes concentrações de potássio

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

Estudo da fosforilação e estrutura de filamentos intermediários em astrócitos permeabilizados com digitonina

O dinâmico processo de polimerização e despolimerização dos filamentos intermediários de astrócitos é modulado principalmente por fosforilação da proteína ácida fibrilar glial (GFAP). Os sítios de fosforilação da GFAP estão localizados na porção N-terminal, onde atuam proteínas quinases dependentes de AMPc e Ca2+. Este processo vem sendo investigado em fatias cerebrais, culturas de astrócitos, frações citoesqueléticas ou sistemas purificados. Neste trabalho estamos descrevendo uma nova técnica para o estudo do sistema fosforilante da GFAP que consiste na permeabilização de astrócitos em cultura com digitonina, Este modelo permite o acesso aos sítios intracelulares mantendo preservada, ainda que parcialmente, a compartimentalização celular. As condições de permeabilização foram estebelecidas com base na exclusão ao azul de Tripan. A incubação das células com AMPc e Ca2+ promoveram o aumento da fosforilação da GFAP, enquanto imunocitoquímica com anti-GFAP mostrou que em condições basais astrócitos permeabilizados mantém sua morfologia protoplasmática típica e apresenta a estrutura dos filamentos intermediários preservada. Ao incubar os astrócitos permeabilizados com AMPc estes filamentos aparentemente condensaram formando longos processos. Estes resultados sugerem que esta técnica tem potencial considerável para o estudo de alterações estruturais nos filamentos gliais em paralelo com a fosforilação de proteínas por permitir o uso de moduladores específicos de proteínas quinases e fosfatases.

Avaliação do perfil psicofarmacológico de psicolatina isolada de psychotria umbellata (rubiaceae)

Estudos prévios mostraram que psicolatina (o alcalóide indolmonoterpênico, isolado de Psychotria umbellata (Vell.)) possui moderada atividade analgésica em modelos experimentais de dor que envolvem a participação de receptores opióides e glutamatérgicos do tipo NMDA. Visto que a psicolatina encontra-se em grande quantidade nesta espécie, e que receptores NMDA estão envolvidos em uma grande variedade de processos, incluindo memória, plasticidade neural, ansiedade e depressão, este estudo buscou avaliar o perfil psicofarmacológico de psicolatina, bem como seus efeitos centrais ou interações com alguns sistemas neurotransmissores como receptores glutamatérgicos NMDA, serotonérgico (5-HT), dopaminérgico (DA), gabaérgico (GABA) e colinérgico (Ach). Em dois modelos comportamentais de ansiedade, a psicolatina mostrou atividade ansiolítica revertida pela administração prévia de ritanserina (antagonista serotonérgico 5-HT2A/C), sendo, portanto, esta ação relacionada à modulação destes receptores. A psicolatina não parece interferir com receptores GABAérgicos, já que a atividade ansiolítica não foi revertida por picrotoxina e também porque a psicolatina não mostrou atividade anticonvulsivante no modelo das convulsões induzidas por pentilenotetrazol. A psicolatina também apresentou atividade antidepressiva e amnésica, atividades que também estão relacionadas à modulação de receptores serotonérgicos. Além disso, a psicolatina protege animais das convulsões induzidas por NMDA, além de reverter a hiperlocomoção induzida por dizocilpina, sugerindo que o mecanismo de ação de psicolatina também envolve o glutamato. A inibição do comportamento de escalada induzida por apomorfina e a proteção à letalidade induzida por anfetamina podem ser resultantes da modulação indireta de receptores dopaminérgicos exercida pelo glutamato e pela serotonina. A psicolatina modifica diferentemente o estado oxidativo basal em distintas áreas cerebrais de camundongos; aumentando a capacidade antioxidante total no hipocampo e no córtex, mas a formação de radicais livres sendo reduzida apenas no córtex. Esses resultados são consistentes com o relato de atividade antioxidante de derivados indólicos. A psicolatina administrada agudamente por via oral não apresentou nenhum sinal de toxicidade até 1g/kg; por via intraperitoneal, sinais de toxicidade só estão presentes em doses bem maiores do que as que apresentam os efeitos acima mencionados. Conclui-se que a psicolatina apresenta um padrão psicofarmacológico semelhante a drogas que modulam receptores NMDA e 5-HT, os quais tem papel proeminente em diversos distúrbios psiquiátricos e neurológicos. Assim, o presente estudo reforça a idéia de que este alcalóide indol-monoterpênico pode ser explorado como modelo estrutural para o desenvolvimento de drogas que atuem nestes subtipos de receptores.

Efeitos da desnutrição protéica sobre o metabolismo cerebral e sistemas glutamatérgico e GABAérgico sob condições de excitotoxicidade em SNC de ratos wistar

Para um adequado funcionamento do SNC, são necessárias complexas interações entre os sistemas de neurotransmissão inibitório e excitatório. Desequilíbrios nos sistemas, e/ou na sua interação, podem acarretar comprometimentos neuropsiquiátricos. Várias etapas do desenvolvimento ontogenético cerebral, incluindo proliferação e migração neuronal, crescimento cerebral e mielinização, astrocitogênese e morte celular programada, são alteradas pela desnutrição protéica. Alterações no sistema glutamatérgico decorrentes de desnutrição, padrões de desenvolvimento afetados no sistema GABAérgico como a atividade da glutamato descarboxilase (GAD) e mRNA de subunidades de receptores GABAA , alterações nas reações a fármacos envolvendo o sistema GABAérgico, além de estudos epidemiológicos que apontam para a maior incidência de doenças neuropsiquiátricas em populações desnutridas precocemente e, ainda, os transtornos nas complexas interações entre células neuronais e gliais, que acompanham o desenvolvimento destas patologias, levantam questionamentos sobre as implicações da desnutrição sobre o metabolismo cerebral e parâmetros inibitórios e excitatórios sob condições de excitotoxicidade. Considerando estes aspectos, investigou-se a sensibilidade a drogas convulsivantes agindo sobre os sistemas glutamatérgico (ácido quinolínico) e GABAérgico (picrotoxina), assim como se procurou detectar interferências provocadas pela desnutrição protéica gestacional e pós-natal, e/ou drogas em um dos parâmetros, que, além da biossíntese, liberação, interação com receptores, determina uma neurotransmissão eficiente, qual seja: na inativação dos dois principais neurotransmissores excitatório e inibitório, glutamato e GABA, respectivamente, por meio da captação mediada por transportadores localizados nas membranas neuronais e gliais de córtex e hipocampo de ratos em desenvolvimento, assim como parâmetros ontogenéticos ligados ao transporte de GABA. A sensibilidade à picrotoxina foi avaliada ainda segundo parâmetros metabólicos, envolvendo o metabolismo da glicose e do acetato, procurando detectar interações neurônio-glia na resposta à droga, assim como a ocorrência de peroxidação lipídica, dado o seu envolvimento no processo convulsivante. Considerando que o acetato é metabolizado predominantemente pelos astrócitos, células que têm importante papel no fluxo de substratos energéticos aos neurônios, a sua oxidação foi avaliada em fatias de córtex cerebral de ratos adultos, frente a diferentes concentrações extracelulares de potássio. A desnutrição acarretou menor sensibilidade à ação convulsivante do ácido quinolínico, em ratos de 25 dias de idade, excluindo alterações na captação de glutamato como mecanismo envolvido, uma vez que este parâmetro não foi afetado pela desnutrição e/ou droga. Contrariamente, a desnutrição induziu maior sensibilidade à ação convulsivante da picrotoxina, em ratos de 25 dias, o que pode estar relacionado à maior captação de GABA por fatias de córtex cerebral e hipocampo evidenciadas no grupo desnutrido. A desnutrição alterou o perfil ontogenético da captação de GABA por fatias de córtex cerebral e também o perfil inibitório da β-alanina (inibidor de GAT-3), dando suporte à hipótese de que a maior captação de GABA em ratos desnutridos em desenvolvimento seja devida predominantemente a este transportador. A maior sensibilidade à picrotoxina no grupo desnutrido também foi evidenciada pelo maior estímulo à oxidação da glicose em fatias de córtex cerebral (que também é idade dependente) e peroxidação lipídica. Enquanto em ratos imaturos a administração de uma única dose de picrotoxina mostrou a maior susceptibilidade de ratos desnutridos, no procedimento de “kindling” químico pela picrotoxina em ratos em desenvolvimento, a susceptibilidade mostrou-se sexo e tratamento nutricional dependente. A picrotoxina estimulou a oxidação do acetato a CO2, mas não a da glicose em período precoce pós picrotoxina (24 horas) em fatias de córtex e hipocampo de ratos de 25 dias, indicando o envolvimento astrocitário na resposta ao agente convulsivante, independente do tratamento nutricional. A administração crônica de picrotoxina acarretou estímulo à oxidação da glicose em fatias de córtex de ratos desnutridos, mostrando efeito tempo e tratamento nutricional-dependente sobre o metabolismo da glicose, sem alteração da oxidação do acetato. Altas concentrações de potássio extracelular aumentaram a oxidação do acetato em fatias de córtex cerebral, em função da redução intracelular de sódio em ratos controle e desnutridos adultos; o agravamento do déficit nutricional exacerbou a oxidação do acetato em fatias de cerebelo. A desnutrição pré e pós-natal afeta respostas envolvendo os sistemas GABAérgico e glutamatérgico em situações de excitotoxicidade, provocada por antagonista de receptor GABAA, picrotoxina e por hiperestimulador do sistema glutamatérgico, ácido quinolínico, em ratos em desenvolvimento, assim como parâmetros ontogenéticos ligados ao transporte de GABA. A severidade da restrição nutricional é fator determinante da exacerbação do estímulo à oxidação do acetato. Além do mais, a desnutrição parece afetar a interação neurônio-glia em condições de excitotoxicidade.

A Modular and digitally programmable interface based on band-pass sigma-delta modulator for mixed-signal systems-on-chip

The focus of this thesis is to discuss the development and modeling of an interface architecture to be employed for interfacing analog signals in mixed-signal SOC. We claim that the approach that is going to be presented is able to achieve wide frequency range, and covers a large range of applications with constant performance, allied to digital configuration compatibility. Our primary assumptions are to use a fixed analog block and to promote application configurability in the digital domain, which leads to a mixed-signal interface. The use of a fixed analog block avoids the performance loss common to configurable analog blocks. The usage of configurability on the digital domain makes possible the use of all existing tools for high level design, simulation and synthesis to implement the target application, with very good performance prediction. The proposed approach utilizes the concept of frequency translation (mixing) of the input signal followed by its conversion to the ΣΔ domain, which makes possible the use of a fairly constant analog block, and also, a uniform treatment of input signal from DC to high frequencies. The programmability is performed in the ΣΔ digital domain where performance can be closely achieved according to application specification. The interface performance theoretical and simulation model are developed for design space exploration and for physical design support. Two prototypes are built and characterized to validate the proposed model and to implement some application examples. The usage of this interface as a multi-band parametric ADC and as a two channels analog multiplier and adder are shown. The multi-channel analog interface architecture is also presented. The characterization measurements support the main advantages of the approach proposed.

Procoagulant state after raloxifene therapy in postmenopausal women

AZEVEDO, George Dantas de et al. Procoagulant state after raloxifene therapy in postmenopausal women. Fertility and Sterility, Estados Unidos, v.84, n.6, p.1680-1684, 2005

Polissacarídeos sulfatados de interesse farmacológico no camarão litopenaeus schimitti

Sulfated Polysaccharides with unique chemical structures and important biological activities has been found in a diversity of sea invertebrates. For that, to exist a huger interest on the biotechnology field in the research theses sulfated compounds isolated from sea organisms. Despite the privileged brazilian position for these compounds attainment, there are still a few scientific informations about the isolated substances and their biological activities. A head the displayed, the present work has for objectives, to evaluate the pharmacological properties of the glycosaminoglycans isolated from the sea shrimp Litopenaeus schimitti on homeostasis, blood coagulation, leukocytes migration and platelet/leukocyte adhesion. For this, yhe glycosaminoglycans were extracted from crustacean tissues by proteolysis, fractionation with acetone and later submitted to pharmacological assays. The crustacean tissues showed compounds heparin-like, with anticoagulant activity of 45 IU/mg and 90 IU/mg, respectively. These molecules showed low residual hemorrhagic effects in the tested concentration (100 µg/mL), when compared to unfractionated commercial heparin (UFH). Another dermatan sulfate-like compound, predominately constituted for disulfated disaccharides, was isolated from crustacean abdomen. This compound showed an efficient effect on leukocytes migration inhibition, in the concentration of 15 µg/mL, reducing the cellular infiltration in 65% when compared to the controlled animals. In this same concentration, the DS reduced in 60% the protein concentration of the peritoneal exudates. In the concentration, this compound of 0.5 mg/mL, it was capable to reduce in 40% platelet/leukocytes adhesion. Our data demonstrate that these sulfated polysaccharides isolated from the shrimp L. schimitti will can be used as bioactive compounds, appearing as active principles for pharmacological development, anticoagulants and inflammatory response regulators

Estudo do papel da proteína multifuncional APE1/Ref-1 sobre a resposta inflamatória na meningite bacteriana

Despite advances in antibiotic therapy, bacterial meningitis (BM) remains with high mortality and morbidity rates in worldwide. One important mechanism associated to sequels during disease is the intense inflammatory response which promotes an oxidative burst and release of reactive oxygen species, consequently leading to cell death. Activation of DNA repair enzymes during oxidative stress has been demonstrated in several neurological disorders. APE1/Ref-1 is a multifunctional protein involved in DNA repair and plays a redox function on transcription factors such as NFkB and AP-1.The aim of this study was assess the role of APE1/Ref-1 on inflammatory response and the possibility of its modulation to reduce the sequels of the disease. Firstly it was performed an assay to measure cytokine in cerebrospinal fluid of patients with BM due to Streptococcus pneumoniae and Neisseriae meningitides. Further, a cellular model of inflammation was used to observe the effect of the inhibition of the endonuclease and redox activity of APE1/Ref-1 on cytokine levels. Additionally, APE1/Ref-1 expression in cortex and hippocampus of rat with MB after vitamin B6 treatment was evaluated. Altogether, results showed a similar profile of cytokines in the cerebrospinal fluid of patients from both pathogens, although IFNy showed higher expression in patients with BM caused by S. pneumoniae. On the other hand, inhibitors of APE1/Ref-1 reduced cytokine levels, mainly TNF-α. Reduction of oxidative stress markers was also observed after introduction of inhibitors in the LPS-stimulated cell. In the animal model, BM increased the expression of the protein APE1/Ref-1, while vitamin B6 promoted reduction. Thereby, this data rise important factors to be considered in pathogenesis of BM, e.g., IFNy can be used as prognostic factor during corticosteroid therapy, APE1/Ref-1 can be an important target to modulate the level of inflammation and VIII oxidative stress, and vitamin B6 seems modulates several proteins related to cell death. So, this study highlights a new understanding on the role of APE1/Ref-1 on the inflammation and the oxidative stress during inflammation condition

Role of neurokinin-1 expressing neurons in the locus coeruleus on ventilatory and cardiovascular responses to hypercapnia

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

CONTROL of THE CENTRAL CHEMOREFLEX BY A5 NORADRENERGIC NEURONS IN RATS

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Contribuições para a análise de sinais neuronais e biomédicos

Following the new tendency of interdisciplinarity of modern science, a new field called neuroengineering has come to light in the last decades. After 2000, scientific journals and conferences all around the world have been created on this theme. The present work comprises three different subareas related to neuroengineering and electrical engineering: neural stimulation; theoretical and computational neuroscience; and neuronal signal processing; as well as biomedical engineering. The research can be divided in three parts: (i) A new method of neuronal photostimulation was developed based on the use of caged compounds. Using the inhibitory neurotransmitter GABA caged by a ruthenium complex it was possible to block neuronal population activity using a laser pulse. The obtained results were evaluated by Wavelet analysis and tested by non-parametric statistics. (ii) A mathematical method was created to identify neuronal assemblies. Neuronal assemblies were proposed as the basis of learning by Donald Hebb remain the most accepted theory for neuronal representation of external stimuli. Using the Marcenko-Pastur law of eigenvalue distribution it was possible to detect neuronal assemblies and to compute their activity with high temporal resolution. The application of the method in real electrophysiological data revealed that neurons from the neocortex and hippocampus can be part of the same assembly, and that neurons can participate in multiple assemblies. (iii) A new method of automatic classification of heart beats was developed, which does not rely on a data base for training and is not specialized in specific pathologies. The method is based on Wavelet decomposition and normality measures of random variables. Throughout, the results presented in the three fields of knowledge represent qualification in neural and biomedical engineering

The dorsal raphe nucleus exerts opposed control on generalized anxiety and panic-related defensive responses in rats

It has been proposed that the ascending dorsal raphe (DR)-serotonergic (5-HT) pathway facilitates conditioned avoidance responses to potential or distal threat, while the DR-periventricular 5-HT pathway inhibits unconditioned flight reactions to proximal danger. Dysfunction on these pathways would be, respectively, related to generalized anxiety (GAD) and panic disorder (PD). To investigate this hypothesis, we microinjected into the rat DR the benzodiazepine inverse receptor agonist FG 7142, the 5-HT1A receptor agonist 8-OH-DPAT or the GABA(A) receptor agonist muscimol. Animals were evaluated in the elevated T-maze (ETM) and light/dark transition test. These models generate defensive responses that have been related to GAD and PD. Experiments were also conducted in the ETM 14 days after the selective lesion of DR serotonergic neurons by 5,7-dihydroxytriptamine (DHT). In all cases, rats were pre-exposed to one of the open arms of the ETM 1 day before testing. The results showed that FG 7142 facilitated inhibitory avoidance, an anxiogenic effect, while impairing one-way escape, an anxiolytic effect. 8-OH-DPAT, muscimol, and 5,7-DHT-induced lesions acted in the opposite direction, impairing inhibitory avoidance while facilitating one-way escape from the open arm. In the light/dark transition, 8-OH-DPAT and muscimol increased the time spent in the lighted compartment, an anxiolytic effect. The data supports the view that distinct DR-5-HT pathways regulate neural mechanisms underlying GAD and PD. (C) 2002 Elsevier B.V. B.V. All rights reserved.

Blockade of fear-induced antinociception with intra-amygdala infusion of midazolam: Influence of prior test experience

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

O complexo nuclear vestibular do sagui (callithrix jacchus): caracterização citoarquitetônica e neuroquímica

To the vertebrates, maintain body balance against the gravitational field and be able to orient themselves in the environment are fundamental aspects for survival, in which the participation of vestibular system is essential. As part of this system, the vestibular nuclear complex is the first central station that, by integrating many information (visual, proprioceptive), and the vestibular, assumes the lead role in maintaining balance. In this study, the vestibular nuclear complex was evaluated in relation to its cytoarchitecture and neurochemical content of cells and axon terminals, through the techniques of Nissl staining and immunohistochemistry for neuronal specific nuclear protein (NeuN), glutamate (Glu), substance P (SP), choline acetyltransferase (ChAT) (enzyme that synthesizes acetylcholine-Ach) and glutamic acid decarboxylase (GAD) (enzyme that synthesizes gamma-amino butyric acid-GABA). The common marmoset (Callithrix jacchus) was used as experimental animal, which is a small primate native from the Atlantic Forest in the Brazilian Northeast. As results, the Nissl technique, complemented by immunohistochemistry for NeuN allowed to delineate the vestibular nucleus superior, lateral, medial and inferior (or descending) in the brain of the common marmoset. Neurons and terminals immunoreactive to Glu and ChAT and only immunoreactive terminals to SP and GAD were seen in all nuclei, although in varying density. This study confirms the presence in the vestibular nuclei of the common marmoset, of Glu and SP in terminals, probably from the first order neurons of vestibular ganglion, and of GABA in terminals, presumably from Purkinge cells of the cerebellum. Second-order neurons of the vestibular nuclei seem to use Glu and Ach as neurotransmitters, judging by their expressive presence in the cell bodies of these nuclei in common marmosets, as reported in other species

Prevalência e determinantes de oclusopatias nas dentições decídua, mista e permanente na cidade do Natal/RN

This work is intended to bring a contribuition to the verification of the prevalance of malocclusion in the deciduous, permanent and mixed dentition in the student population in the city of Natal, Brazil. In this purpose, a sectional study of infantiles aging 5, 8 and 12 years old was carried out. The average prevalance of malocclusions in the group as a whole was 76,5%. Considering the different dentitions separately, the study showed malocclusion prevalence as follows: Deciduous Dentition 75,5%; Mixed Dentition 84% and Permanent Dentition 70,5%. The most common malocclusion cases found in the deciduous dentition were openbite (20.6%); overbite (16.6%) and maxillary overjet (14,7). Mixed Dentition: the most commonly found occlusional malfunctions in this dentitional phase were maxillary overjet (33,8%); crowding (28,3%), and mandillary discrepancy (19,9%). In the univaried analysis, he application of the Chi square test of independence, (significance 5%), has indicated a meaningful association of the variables social class (p=0,019), primata space (p = 0,036), habits (p= 0,002) and time-and-habit (P=0,03). The same test on the permanent dentition group revealed a significant association for the independent variables, as follows: Social class (p=O,OOO), School (p=O,OOI), Income (p=O,OOO), housing standard (p=0,001), facial pattem (p=0,004), caries record (p=0,031). No significant association was found in the mixed dentition. The Logistic Regression analysis on the deciduous dentition has shown that income, ethnicity, habit and canine relationship constitute factors of risk regardless of the other variables. As for the permanent dentition, only Facial Pattem was pointed as a factor of risk for the formation of malocclusion