Moderate exercise changes synaptic and cytoskeletal proteins in motor regions of the rat brain

Physical exercise is known to enhance brain function in several aspects. We evaluated the acute effects of a moderate forced exercise protocol on synaptic proteins, namely synapsin 1 (SYN) and synaptophysin (SYP), and structural proteins (neurofilaments, NFs) in rat brain regions related to motor function and often affected by neurodegenerative disorders. Immunohistochemistry, Western blotting and real-time PCR were used to analyze the expression of those proteins after 3, 7 and 15 days of exercise (EX3, EX7 and EX15). In the cerebellum, increase of SYN was observed at EX7 and EX15 and of NF68 at EX3. In the substantia nigra, increases of protein levels were observed for NF68 and NF160 at EX3. In the striatum, there was an increase of SYN at EX3 and EX7, of SYP at EX7 and of NF68 at EX3. In the cortex, decreased levels of NF68 and NF160 were observed at EX3, followed by an increase of NF68 at EX15. In the reticular formation, all NF proteins were increased at EX15. The mRNA data for each time-point and region also revealed significant exercise-related changes of SYN, SYP and NF expression. These results suggest that moderate physical exercise modulates synaptic and structural proteins in motor brain areas, which may play an important role in the exercise-dependent brain plasticity. (C) 2010 Elsevier B.V. All rights reserved.

THE ROLE OF THE SUPERIOR COLLICULUS IN PREDATORY HUNTING

Combining the results of behavioral, neuronal immediate early gene activation, lesion and neuroanatomical experiments, we have presently investigated the role of the superior colliculus (SC) in predatory hunting. First, we have shown that insect hunting is associated with a characteristic large increase in Fos expression in the lateral part of the intermediate gray layer of the SC (Wig). Next, we have shown that animals with bilateral NMDA lesions of the lateral parts of the SC presented a significant delay in starting to chase the prey and longer periods engaged in other activities than predatory hunting. They also showed a clear deficit to orient themselves toward the moving prey and lost the stereotyped sequence of actions seen for capturing, holding and killing the prey. Our Phaseolus vulgaris-leucoagglutinin analysis revealed that the lateral SCig, besides providing the well-documented descending crossed pathway to premotor sites in brainstem and spinal cord, projects to a number of midbrain and diencephalic sites likely to influence key functions in the context of the predatory behavior, such as general levels of arousal, motivational level to hunt or forage, behavioral planning, appropriate selection of the basal ganglia motor plan to hunt, and motor output of the primary motor cortex. In contrast to the lateral SC lesions, medial SC lesions produced a small deficit in predatory hunting, and compared to what we have seen for the lateral SCig, the medial SCig has a very limited set of projections to thalamic sites related to the control of motor planning or motor output, and provides conspicuous inputs to brainstem sites involved in organizing a wide range of anti-predatory defensive responses. Overall, the present results served to clarify how the different functional domains in the SC may mediate the decision to pursue and hunt a prey or escape from a predator. (C) 2010 IBRO. Published by Elsevier Ltd. All rights reserved.

Organization of ventral tegmental area projections to the ventral tegmental area-nigral complex in the rat

The ventral tegmental area (VTA) is a nodal link in reward circuitry. Based on its striatal output, it has been subdivided in a caudomedial part which targets the ventromedial striatum, and a lateral part which targets the ventrolateral striatum [Ikemoto S (2007) Dopamine reward circuitry: two projection systems from the ventral midbrain to the nucleus accumbens-olfactory tubercle complex. Brain Res Rev 56:27-78]. Whether these two VTA parts are interconnected and to what extent the VTA innervates the substantia nigra compacta (SNc) and retrorubral nucleus (RR) are critical issues for understanding information processing in the basal ganglia. Here, VTA projections to the VTA-nigral complex were examined in rats, using Phaseolus vulgaris leucoagglutinin (PHA-L) as anterograde tracer. The results show that the dorsolateral VTA projects to itself, as well as to the dorsal tier of the SNc and RR, largely avoiding the caudomedial VTA. The ventrolateral VTA innervates mainly the interfascicular nucleus. The components of the caudomedial VTA (the interfascicular, paranigral and caudal linear nuclei) are connected with each other. In addition, the caudomedial VTA (especially the paranigral and caudal linear nuclei) innervates the lateral VTA, and, to a lesser degree, the SNc and RR. The caudal pole of the VTA sends robust, bilateral projections to virtually all the VTA-nigral complex, which terminate in the dorsal and ventral tiers. Modest inputs from the medial supramammillary nucleus to ventromedial parts of the VTA-nigral complex were also identified. In double-immunostained sections, PHA-L-labeled varicosities were sometimes found apposed to tyrosine hydroxylase-positive neurons in the ventral mesencephalon. Overall, the results underscore that VTA projections to the VTA-nigral complex are substantial and topically organized. In general, these projections, like the spiralated striato-nigro-striatal loops, display a medial-to-lateral organization. This anatomical arrangement conceivably permits the ventromedial striatum to influence the activity of the lateral striatum. The caudal pole of the VTA appears to be a critical site for a global recruitment of the mesotelencephalic system. (C) 2008 IBRO. Published by Elsevier Ltd. All rights reserved.

Limiting glutamate transmission in a Vglut2-expressing subpopulation of the subthalamic nucleus is sufficient to cause hyperlocomotion

The subthalamic nucleus (STN) is a key area of the basal ganglia circuitry regulating movement. We identified a subpopulation of neurons within this structure that coexpresses Vglut2 and Pitx2, and by conditional targeting of this subpopulation we reduced Vglut2 expression levels in the STN by 40%, leaving Pitx2 expression intact. This reduction diminished, yet did not eliminate, glutamatergic transmission in the substantia nigra pars reticulata and entopeduncular nucleus, two major targets of the STN. The knock-out mice displayed hyperlocomotion and decreased latency in the initiation of movement while preserving normal gait and balance. Spatial cognition, social function, and level of impulsive choice also remained undisturbed. Furthermore, these mice showed reduced dopamine transporter binding and slower dopamine clearance in vivo, suggesting that Vglut2-expressing cells in the STN regulate dopaminergic transmission. Our results demonstrate that altering the contribution of a limited population within the STN is sufficient to achieve results similar to STN lesions and high-frequency stimulation, but with fewer side effects.

Os núcleos dopaminérgicos do mesencéfalo do mocó (kerodon rupestris): caracterização citoarquitetônica e por imunoistoquímica para tirosina-hidroxilase

The 3-hydroxytyramine/dopamine (DA) is a monoamine of catecholamineric group and consists in the progenitor substantia of synthesis of noradrenaline and adrenaline, having the enzyme tyrosine hydroxylase as a regulator of this process. Nuclei of midbrain expressing DA are the retrorubral field (RRF, A8 group), the substantia nigra pars compacta (SNc, A9 group) and the ventral tegmental area (VTA, A10 group). These nuclei are involved in three complex circuitry called mesostriatal, mesocortical and mesolimbic, which are related directly with various behavioral manifestations such as motor control, reward signaling in behavioural learning, motivation and pathological manifestations of Parkinson s disease and schizophrenia. The aim of this study was describe the morphology of midbrain dopaminergic neurons (A8, A9 and A10) of the rock cavy (Kerodon rupestris), a rodent belonging to the family Caviidae typical of the Brazilian Northeast, which is being adopted as a model for neuroanatomical studies in laboratory of neuroanatomy of the Federal University of Rio Grande do Norte. Coronal sections of brains of the rock cavies were submitted to staining by Nissl s method and immunohistochemistry against tyrosine hydroxylase. The nuclear organization of the midbrain dopaminergic nuclei of the rock cavy is very similar to that found in other animals of the order Rodentia, except by the presence of the tail of substantia nigra, which was found only in the studied species. We concluded that the midbrain dopaminergic nuclei are phylogenetically stable among species, but we think to be it necessary to expand the studies about the particularity found the rock cavy, investigating its occurrence in other species of rodents or investigating its functional relevance

Mensuração da qualidade de vida de indivíduos com a doença de Parkinson por meio do questionário PDQ-39

INTRODUÇÃO: A doença de Parkinson (DP) é caracterizada por uma degeneração progressiva seletiva de neurônios localizados na pars compacta da substância negra. Ela compõe-se por um conjunto de quatro sintomas motores: tremor, rigidez, bradicinesia e instabilidade postural. OBJETIVO: O estudo objetivou investigar os fatores relacionados à queda na percepção da qualidade de vida de indivíduos com DP. MATERIAIS E MÉTODOS: Participaram deste estudo 25 indivíduos com diagnóstico de doença de Parkinson, classificados entre os estágios um e cinco da escala de estadiamento de Hoen e Yahr, tendo a sua qualidade de vida avaliada segundo o Parkinson Disease Questionary-39 (PDQ-39). RESULTADOS: Os 25 indivíduos (12 homens e 13 mulheres) apresentaram idade média de 71,2 ± 8,5 anos, variando entre 53 a 85 anos, e tempo de evolução da doença de 6,54 ± 7,71, variando entre 1 e 39 anos de doença. Verificou-se que as piores percepções sobre a qualidade de vida estão relacionadas ao domínio mobilidade, com média de 55% de comprometimento, e ao domínio atividade de vida diária, com 52,78% de comprometimento. Ficou também constatada uma alta correlação entre o escore total do PDQ-39 com os domínios atividade de vida diária, bem-estar emocional e mobilidade. CONCLUSÕES: A partir dos resultados obtidos, é possível constatar que carências de origem motora associadas aos sinais e sintomas e às complicações secundárias da DP interferem negativamente sobre a percepção da qualidade de vida dos indivíduos.

Aspectos físicos e mentais na qualidade de vida de pacientes com doença de Parkinson idiopática

A doença de Parkinson (DP) é um distúrbio crônico e progressivo, caracterizado pela degeneração de neurônios dopaminérgicos da substantia nigra mesencefálica. A lesão das vias subcorticais, em especial a nigro-estriato-palidal, é particularmente comum e ocasiona uma série de sinais e sintomas incapacitantes. O objetivo deste trabalho foi analisar a qualidade de vida (QV) relacionada à saúde de sujeitos com DP e compará-la à de indivíduos controles saudáveis. Foram avaliados 40 sujeitos com idades entre 61 e 83 anos, de ambos os sexos, que foram divididos em dois grupos: grupo Parkinson (n=21), composto por sujeitos com DP idiopática, e grupo controle (n=19), de indivíduos sem distúrbios neurodegenerativos. Para a coleta de dados, foi utilizada a versão brasileira do questionário Brasil SF-36. Os resultados foram analisados estatisticamente, com nível de significância fixado em 1%. Os sujeitos do grupo Parkinson apresentaram escores significativamente mais baixos do que os do grupo controle, tanto no domínio físico quanto no mental, medidos pelo SF-36. Essa baixa QV provavelmente é explicada pela co-ocorrência de fenômenos neurodegenerativos e do sofrimento psíquico gerado pela doença e pelo estigma que ela produz. Abordagens interdisciplinares devem ser estimuladas a pacientes com DP, com o objetivo de melhorar sua qualidade de vida e postergar o declínio físico e mental inerente às condições degenerativas.

The selective neurotoxin DSP-4 impairs the noradrenergic projections from the locus coeruleus to the inferior colliculus in rats

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

Avaliação in vitro do efeito genotóxico e neurotóxico da rotenona em populações neuronais de encéfalo de ratos

A doença de Parkinson (DP) é uma doença neurodegenerativa, que afeta principalmente neurônios dopaminérgicos da substância negra que projetam para o estriado. A rotenona, um composto amplamente usado como pesticida, pode estar relacionada a influências ambientais que aumentam o risco do aparecimento da DP. Estudo com análise de danos no DNA, como o ensaio em eletroforese do cometa foi introduzido neste trabalho para uma melhor compreensão de efeitos neurotóxicos da rotenona em modelo experimental da DP. O teste do cometa foi aplicado em neurônios provenientes de culturas mesencefálicas mistas de ratos expostas a diferentes concentrações em dois tempos de exposição, 24 e 48 horas. A média do índice de dano dos cometas mostrou-se, segundo análise estatística, significativamente diferente em relação ao grupo controle em todas as concentrações de rotenona testadas e nas duas durações analisadas. No entanto, na análise comparativa do índice de dano considerando o tempo de exposição para concentrações equivalentes, somente 20 e 30 nano molares demonstraram diferença significativa entre 24 e 48 horas de exposição. Este trabalho demonstrou que, nas condições empregadas, o teste do cometa detectou danos no material genético sem alteração detectável no teste de viabilidade celular pelo MTT (5 nM de rotenona por 24h), sugerindo que alterações genotóxicas podem anteceder alterações de viabilidade celular em neurônios expostos à rotenona. Entretanto, não é possível afirmar se tais alterações possuem caráter irreversível ou não.

Análise comportamental e histológica de um modelo animal da doença de Parkinson em camundongos suíços

A Doença de Parkinson (DP) é uma das doenças neurodegenerativas mais comuns relacionadas com a idade, e apresenta sintomatologia com alterações motoras clássicas que estão relacionadas com a degeneração dos neurônios dopaminérgicos da SNpc e a diminuição de dopamina no estriado. Modelos animais da DP são instrumentos importantes utilizados por pesquisadores para uma maior compreensão de mecanismos patológicos envolvidos na doença e para a avaliação de possíveis intervenções terapêuticas. Tais modelos devem mimetizar algum aspecto da doença, como a degeneração dos neurônios dopaminérgicos nigrais. Neste contexto, o modelo da DP induzido pela injeção da neurotoxina 6- hidroxidopamina (6-OHDA) já se encontra bem estabelecido em ratos, mas necessita ainda de melhor caracterização das alterações comportamentais e lesões no sistema nigro-estriatal em camundongos de diferentes linhagens a fim de que haja interpretações confiáveis quando o modelo for usado em testes terapêuticos. O presente estudo teve como objetivo melhorar a caracterização do modelo unilateral da DP com 6-OHDA em camundongos suíços, avaliando alterações comportamentais e o efeito sobre os neurônios dopaminérgicos da SNpc. Nesta investigação utilizou-se uma única injeção intraestriatal unilateral de 6-OHDA, em duas diferentes concentrações da toxina: 5µg/µl e 10µg/µl. Os nossos resultados mostraram que ambas as concentrações utilizadas causaram perda severa de neurônios dopaminérgicos na SNpc, com uma média de 74,5% e 89,5% de per da, respectivamente. Esta perda apresentou uma correlação alta com o comportamento rotatório induzido por apomorfina e uma correlação baixa com a ambulação no teste do campo aberto. Desta forma, injeções intraestriatais de 5µg/µl ou 10µg/µl de 6-OHDA, em camundongos suíços, reproduzem de forma efetiva o modelo animal unilateral da DP com 6-OHDA, podendo ser utilizadas de forma confiável em experimentos que visem a investigação de terapias farmacológicas, celulares e/ou de neuroproteção para a DP.

Alterações oxidativas em portadores de doença de Parkinson: correlação com critérios clínicos e estágios da doença

A doença de Parkinson (DP) constitui uma das mais prevalentes doenças neurológicas. Nesta doença, ocorre a neurodegeneração do sistema nigroestriatal com alteração da circuitaria neuronal dos núcleos da base levando ao comprometimento motor característico da doença. Os sintomas clássicos são o tremor de repouso, rigidez, acinesia ou bradicinesia e instabilidade postural. A patogênese da DP ainda permanece obscura. No entanto, estima-se que a disfunção mitocondrial e o desenvolvimento de estresse oxidativo na substância negra tenham papel relevante neste processo. O diagnóstico da DP é clinico e normalmente acontece tardiamente, quando a maioria dos neurônios nigrais está degenerada. Alguns trabalhos mostram o efeito neuroprotetor de medicações antiparkinsonianas e isto demonstra que quanto mais precoce a introdução do tratamento melhor o prognóstico à longo prazo da doença. Portanto o desenvolvimento de marcadores periféricos que ajudem no diagnóstico precoce da doença é importante para que se inicie o tratamento a tempo de retardar o avanço da morte neuronal. O objetivo deste trabalho foi verificar a existência de alterações em parâmetros oxidantes e antioxidantes no sangue de pacientes parkinsonianos e sua relação com o estágio da doença e critérios clínicos. Foram avaliados 30 portadores de DP e 30 indivíduos sem a doença. Para avaliar o estágio da doença e caracteres clínicos foram aplicadas as escalas de Hoehn & Yahr e a UPDRS (escala unificada para doença de Parkinson) nos pacientes parkinsonianos. Para avaliar a atividade oxidativa no plasma dos individuos, foi analisada a peroxidação lipídica através da mensuração de produtos da ação de Espécies Reativas de Oxigênio e Nitrogênio (ERON; TBARS) e para avaliar a resposta antioxidante foi feita a avaliação da Capacidade Antioxidante Total (TEAC). Nos grupos DP leve e DP moderado foi encontrado maior valor do TBARS e menor valor do TEAC em relação aos controles e DP grave (p<0,05), confirmando a presença de estresse oxidativo nas fases precoces da DP. Nesta pesquisa esses parâmetros demonstraram serem bons marcadores periféricos do estresse oxidativo, colaborando para um diagnóstico precoce da DP.

Efeito do extrato aquoso de folhas de mogno (Swietenia macrophylla) em modelo in vivo de doença de Parkinson com lesão com 6-hidroxidopamina

A doença de Parkinson (DP) é caracterizada pela degeneração progressiva dos neurônios dopaminérgicos da substância negra e por presença de sinais clínicos clássicos, tais como bradicinesia, rigidez muscular, tremor em repouso e instabilidade postural. A etiologia ainda é desconhecida e as opções de tratamento disponíveis promovem apenas o alívio dos sintomas. Nesse sentido, os modelos experimentais de DP são fundamentais em estudos visando identificar os eventos moleculares envolvidos na doença e a descoberta de novas terapias neuroprotetoras. Este trabalho utilizou um modelo de hemiparkinsonismo, com lesão induzida por 6- hidroxidopamina (6-OHDA), e investigou os efeitos do extrato aquoso de folhas de mogno (Swietenia macrophylla) sobre as células dopaminérgicas da substância negra pars compacta (SNpc) e sobre parâmetros comportamentais avaliados no teste do campo aberto e no teste de rotações induzidas por apormofina. Os resultados mostraram que os animais lesionados com 6-OHDA apresentaram rotação contralateral induzida por apomorfina e redução significativa dos neurônios dopaminérgicos na SNpc. Entretanto, apenas o grupo injetado com 6-OHDA e tratado com mogno apresentou diminuição significante de neurônios no lado injetado em comparação com o grupo veículo/veículo. Houve também um decréscimo significante na ambulação e na bipedestação no grupo 6-OHDA/mogno. Com isso, nós concluímos que o extrato aquoso de mogno, nas condições utilizadas no presente estudo, potencializou o efeito citotóxico da 6-OHDA e ainda promoveu a piora do quadro comportamental dos animais.

Distribuição das enzimas NADPH-Diaforase e Tirosina Hidroxilase na substância negra de camundongos infectados pelo Toxoplasma gondii

O Toxoplasma gondii é um protozoário parasita intracelular obrigatório de prevalência mundial e importante causador de doenças em humanos e animais domésticos. No Brasil, até 80% da população pode estar infectada, dependendo da região. Os pacientes infectados agudamente geralmente apresentam infecção assintomática com posterior desenvolvimento de cistos teciduais, que são mais comumente encontrados nos músculos estriados, retina e cérebro. A infecção latente pode alterar o comportamento dos animais hospedeiros e provocar sintomas psicóticos em humanos. Estudos sugerem que esta infecção pode contribuir para a ocorrência de desordens neurológicas e psiquiátricas, como por exemplo, a doença de Parkinson e esquizofrenia, que são associadas com anormalidades do sistema dopaminérgico. Neste estudo, avaliou-se a imunoreatividade contra a enzima tirosina hidroxilase (TH) e a atividade da NADPH-diaforase na substância negra do cérebro de camundongos infectados. Camundongos machos da linhagem Swiss Webster (Mus musculus) receberam por gavagem 10 cistos contendo bradizoítos da cepa Me-49 do Toxoplasma gondii. Os cérebros destes camundongos foram removidos após eutanásia por decapitação após os períodos de 30 e 60 dias de inoculação. A análise das secções mostrou uma reduzida marcação histoquímica para NADPHdiaforase na substância negra dos animais infectados quando comparados com os animais controle. Esta redução foi observada também na imunoreatividade contra a enzima TH na substância negra. Estes resultados indicam que a presença do T. gondii modifica o metabolismo na região da substância negra, modulando os níveis de óxido nítrico (NO) e dopamina, o que pode ser responsável pelas alterações comportamentais presentes nos hospedeiros intermediários infectados.

Caracterização dos efeitos do extrato de folhas de Swietenia macrophylla em modelo experimental de doença de Parkinson

Estudos prévios indicam que o extrato de folhas de mogno Swietenia macrophylla possui composição química rica em substâncias antioxidantes com efeito neuroprotetor em cultura. Um dos principais mecanismos envolvidos na neurodegeração da Doença de Parkinson (DP) é o estresse oxidativo. Portanto, substâncias antioxidantes são candidatas potenciais para terapias que retardem o processo neurodegenerativo da doença. Este estudo tem por objetivo caracterizar os efeitos do extrato de folhas de mogno frente à degeneração nigroestriatal e alterações comportamentais de camundongos expostos a uma única injeção intraestriatal de 6-OHDA unilateralmente. Foram utilizados camundongos machos, os quais foram submetidos à cirurgia estereotáxica para a injeção de 20 μg de 6-OHDA no estriado esquerdo. Os animais foram subdivididos em 4 grupos, de acordo com a dose de extrato de mogno administrada. O extrato foi aplicado por via intraperitoneal nos 7 primeiros dias após a injeção de 6-OHDA nas doses de 0,0 (controle), 0,5 (G1), 1,0 (G2) e 5,0 mg/kg (G3). O grupo controle (GC) recebeu injeções de salina a 0,9% (veículo). Foi feita análise da ambulação no campo aberto antes, no 7º e no 21º dias e do número de rotações induzidas por apomorfina no 7º e no 21º dias após a cirurgia. Avaliação da neurodegeneração foi realizada através da contagem de neurônios dopaminérgicos TH+ na substância negra por estereologia. Como resultado, encontrou-se diferença estatisticamente significativa no 21º dia, onde os grupos G2 e G3 apresentaram redução no comportamento ambulatório em relação aos grupos G1 e GC; este dois últimos tiveram comportamento ambulatório equivalente entre si. Em relação às rotações induzidas por apomorfina, no 21º dia, o G1 apresentou média de rotações significativamente menor do que os grupos GC, G2 e G3. Na contagem de células, G1 apresentou diminuição na perda dos neurônios dopaminérgicos estatisticamente significativa em relação ao controle. Assim, concluímos que o extrato de mogno na concentração de 0,5 mg/kg promoveu neuroproteção na neurodegeneração do sistema nigroestriatal induzida por 6-OHDA.

Sintomas não motores na doença de Parkinson: modelo de lesão intraestriatal por 6-OHDA em camundongos

A doença de Parkinson (DP) é a segunda doença neurodegenerativa mais comum em idosos, caracterizada pela neurodegeneração de neurônios dopaminérgicos da substância negra (SN), com etiologia não claramente estabelecida, entretanto as causas podem estar associadas a exposição de toxinas ambientais e fatores genéticos. Os processos patológicos envolvidos na DP são disfunção mitocondrial, estresse oxidativo, inflamação e excitotoxicidade. A sintomatologia da DP são alterações motoras, cognitivas e autonômicas. Contudo, poucos estudos analisam os sintomas não-motores da DP, principalmente em modelos animais. Nesse contexto o objetivo deste trabalho foi avaliar sintomas não-motores da DP em modelo animal com lesão provocada pela neurotoxina 6-hidroxidopamina com duas doses diferentes, injetadas bilateralmente no estriado. Para alcançar nossos objetivos realizamos os testes de campo aberto, apomorfina, labirinto aquático de Morris e testes de discriminação olfativa, além de análises histológicas. Nossos resultados mostraram alterações motoras, déficits de memória e aprendizado, associadas a diminuição de células dopaminérgicas na SN, neurônios estriatais e neurônios da região hipocampal CA1. Dessa forma, esse modelo para os sintomas não-motores da DP pode ser utilizado para a compreensão dos mecanismos que envolvem a doença, assim como para avaliar medidas terapêuticas que possam retardar ou interromper a progressão da DP.