Efeitos cardiovasculares da transferência adotiva de linfócitos T reguladores em camundongos submetidos à infusão crônica de angiotensina II e de aldosterona

A angiotensina (Ang) II e aldosterona induzem hipertensão arterial por mecanismos em parte mediados pela imunidade adaptativa, envolvendo linfócitos T auxiliares respondedores (Tresp). Os linfócitos T reguladores (Treg) são capazes de suprimir os efeitos próinflamatórios do sistema imune. O presente estudo avaliou se a transferência adotiva de Treg é capaz de prevenir a hipertensão e a lesão vascular induzidas pela Ang II ou pela aldosterona, em dois protocolos distintos. No protocolo com Ang II, camundongos machos C57BL/6 sofreram a injeção endovenosa de Treg ou Tresp, sendo depois infundidos com Ang II (1μg/kg/min), ou salina (grupo controle) por 14 dias. No protocolo com aldosterona, um outro conjunto de animais sofreu injeções de Treg ou Tresp, sendo depois infundido com aldosterona (600μg/kg/d) ou salina (grupo controle), pelo mesmo intervalo de tempo. O grupo tratado com aldosterona recebeu salina 1% na água. Tanto o grupo Ang II como aldosterona apresentaram elevação da pressão arterial sistólica (43% e 31% respectivamente), da atividade da NADPH oxidase na aorta (1,5 e 1,9 vezes, respectivamente) e no coração (1,8 e 2,4 vezes, respectivamente) e uma redução da resposta vasodilatadora à acetilcolina (de 70% e 56%, respectivamente), quando comparados com os respectivos controles (P<0,05). Adicionalmente, a administração de Ang II proporcionou um aumento rigidez vascular (P<0,001), na expressão de VCAM-1 nas artérias mesentéricas (P<0,05), na infiltração aórtica de macrófagos e linfócitos T (P<0,001) e nos níveis plasmáticos das citocinas inflamatórias interferon (INF)-γ, interleucina (IL)-6, Tumor necrosis factor (TNF)-α e IL-10 (P<0,05). Ang II causou uma queda de 43% no número de células Foxp3+ no córtex renal, enquanto que a transferência adotiva de Treg aumentou as células Foxp3+ em duas vezes em comparação com o controle. A administração de Treg preveniu o remodelamento vascular induzido pela aldosterona, observado na relação média/lúmen e na área transversal da média das artérias mesentéricas (P<0,05). Todos os parâmetros acima foram prevenidos com a administração de Treg, mas não de Tresp. Estes resultados demonstram que Treg são capazes de impedir a lesão vascular e a hipertensão mediadas por Ang II ou por aldosterona, em parte através de ações antiinflamatórias. Em conclusão, uma abordagem imuno-modulatória pode prevenir o aumento da pressão arterial, o estresse oxidativo vascular, a inflamação e a disfunção endotelial induzidos por Ang II ou aldosterona.

Firing Patterns of Cerebellar Purkinje Cells During Locomotion and Sleep

The cerebellum is a major supraspinal center involved in the coordination of movement. The principal neurons of the cerebellar cortex, Purkinje cells, receive excitatory synaptic input from two sources: the parallel and climbing fibers. These pathways have markedly different effects: the parallel fibers control the rate of simple sodium spikes, while the climbing fibers induce characteristic complex spike bursts, which are accompanied by dendritic calcium transients and play a key role in regulating synaptic plasticity. While many studies using a variety of species, behaviors, and cerebellar regions have documented modulation in Purkinje cell activity during movement, few have attempted to record from these neurons in unrestrained rodents. In this dissertation, we use chronic, multi-tetrode recording in freely-behaving rats to study simple and complex spike firing patterns during locomotion and sleep. Purkinje cells discharge rhythmically during stepping, but this activity is highly variable across steps. We show that behavioral variables systematically influence the step-locked firing rate in a step-phase-dependent way, revealing a functional clustering of Purkinje cells. Furthermore, we find a pronounced disassociation between patterns of variability driven by the parallel and climbing fibers, as well as functional differences between cerebellar lobules. These results suggest that Purkinje cell activity not only represents step phase within each cycle, but is also shaped by behavior across steps, facilitating control of movement under dynamic conditions. During sleep, we observe an attenuation of both simple and complex spiking, relative to awake behavior. Although firing rates during slow wave sleep (SWS) and rapid eye movement sleep (REM) are similar, simple spike activity is highly regular in SWS, while REM is characterized by phasic increases and pauses in simple spiking. This phasic activity in REM is associated with pontine waves, which propagate into the cerebellar cortex and modulate both simple and complex spiking. Such a temporal coincidence between parallel and climbing fiber activity is known to drive plasticity at parallel fiber synapses; consequently, pontocerebellar waves may provide a mechanism for tuning synaptic weights in the cerebellum during active sleep.

The Physiology and Computation of Pyramidal Neurons

A variety of neural signals have been measured as correlates to consciousness. In particular, late current sinks in layer 1, distributed activity across the cortex, and feedback processing have all been implicated. What are the physiological underpinnings of these signals? What computational role do they play in the brain? Why do they correlate to consciousness? This thesis begins to answer these questions by focusing on the pyramidal neuron. As the primary communicator of long-range feedforward and feedback signals in the cortex, the pyramidal neuron is set up to play an important role in establishing distributed representations. Additionally, the dendritic extent, reaching layer 1, is well situated to receive feedback inputs and contribute to current sinks in the upper layers. An investigation of pyramidal neuron physiology is therefore necessary to understand how the brain creates, and potentially uses, the neural correlates of consciousness. An important part of this thesis will be in establishing the computational role that dendritic physiology plays. In order to do this, a combined experimental and modeling approach is used.

This thesis beings with single-cell experiments in layer 5 and layer 2/3 pyramidal neurons. In both cases, dendritic nonlinearities are characterized and found to be integral regulators of neural output. Particular attention is paid to calcium spikes and NMDA spikes, which both exist in the apical dendrites, considerable distances from the spike initiation zone. These experiments are then used to create detailed multicompartmental models. These models are used to test hypothesis regarding spatial distribution of membrane channels, to quantify the effects of certain experimental manipulations, and to establish the computational properties of the single cell. We find that the pyramidal neuron physiology can carry out a coincidence detection mechanism. Further abstraction of these models reveals potential mechanisms for spike time control, frequency modulation, and tuning. Finally, a set of experiments are carried out to establish the effect of long-range feedback inputs onto the pyramidal neuron. A final discussion then explores a potential way in which the physiology of pyramidal neurons can establish distributed representations, and contribute to consciousness.

Efeito da superalimentação neonatal sobre a função adrenal e o desenvolvimento da microesteatose hepática em ratos adultos

O estado nutricional e hormonal em fases iniciais de desenvolvimento (gestação e lactação) está relacionado a alterações epigenéticas, que podem levar ao desenvolvimento de doenças. A obesidade infantil está relacionada com a ocorrência da obesidade na idade adulta, resistência à insulina e maior risco cardiometabólico. Em estudos experimentais, a superalimentação neonatal causa obesidade e aumenta o risco de doenças cardiovasculares. Estes animais apresentam obesidade visceral, hiperfagia, hiperleptinemia e hipertensão na idade adulta. Previamente, demonstramos que a hiperleptinemia neonatal causa hiperfunção da medula adrenal e microesteatose na idade adulta. No presente estudo avaliamos a função adrenal de ratos adultos obesos no modelo de superalimentação neonatal por redução do tamanho da ninhada e a sensibilidade as catecolaminas no tecido adiposo visceral (TAV) e no fígado. Ao nascimento todas as ninhadas tiveram seu número de filhotes ajustados para 10. Para induzir a superalimentação neonatal, o tamanho da ninhada foi reduzido de dez para três filhotes machos no terceiro dia de lactação até o desmame (SA), enquanto que o grupo controle permaneceu com 10 filhotes durante toda a lactação. Após o desmame, os ratos tiveram livre acesso à dieta padrão e água até 180 dias (1 animal de cada ninhada, n = 7). O TAV e as glândulas adrenais foram pesadas. As contrações hormonais séricas, o conteúdo hepático de glicogênio e triglicerídeos foram avaliados por kits comerciais. O conteúdo e a secreção de catecolaminas adrenais foram avaliados utilizando o método do trihidroxindol. O conteúdo dos hormônios eixo hipotálamo-hipófise-córtex adrenal, das enzimas da via de síntese das catecolaminas na glândula adrenal, ADRB2 no fígado e ADRB3 no TAV foram determinados por Western blotting ou imunohistoquímica. As diferenças foram consideradas significativas quando p <0,05. Aos 180 dias de vida, o grupo SA apresentou maior massa corporal (+15%), maior consumo alimentar (+15%) e maior adiposidade visceral (+79%). Os hormônios do eixo hipotálamo-hipófise-córtex-adrenal não foram alterados. O grupo SA apresentou maior expressão de tirosina hidroxilase e de DOPA descarboxilase (+31% e 90%, respectivamente); conteúdo de catecolaminas adrenais (absoluta: 35% e relativa: 40%), e secreção de catecolaminas, tanto basal quanto estimulada por cafeína (+35% e 43%, respectivamente). O conteúdo ADRB3 no TAV não foi alterado nos grupo SA, entretanto o ADRB2 no fígado apresentou-se menor (-45%). O grupo SA apresentou maior conteúdo de glicogênio e triglicerídeos no fígado (+79% e +49%, respectivamente), além de microesteatose. A superalimentação neonatal resulta em hiperativação adrenomedular e aparentemente está associada a preservação da sensibilidade às catecolaminas no VAT. Adicionalmente sugerimos que o maior conteúdo de glicogênio e triglicerídeos hepático seja devido a menor sensibilidade as catecolaminas. Tal perfil pode contribuir para a disfunção metabólica hepática e hipertensão arterial que são características deste modelo de obesidade programada.

Cytokine pathway disruption in a mouse model of schizophrenia induced by Munc18-1a overexpression in the brain

Background: An accumulating body of evidence points to the significance of neuroinflammation and immunogenetics in schizophrenia, and an imbalance of cytokines in the central nervous system (CNS) has been suggested to be associated with the disorder. Munc18-overexpressing mice (Munc18-OE) have provided a model for the study of the alterations that may underlie the symptoms of subjects with schizophrenia. The aim of the present study was to elucidate the involvement of neuroinflammation and cytokine imbalance in this model. Methods: Cytokines were evaluated in the cortex and the striatum of Munc18-OE and wild-type (WT) mice by enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA). Protein levels of specific microglia and macrophage, astrocytic and neuroinflammation markers were quantified by western blot in the cortex and the striatum of Munc18-OE and WT mice. Results: Each cytokine evaluated (Interferon-gamma (IFN-gamma), Tumor Necrosis Factor-alpha (TNF-alpha), Interleukin-2 (IL-2) and CCL2 chemokine) was present at higher levels in the striatum of Munc18-OE mice than WT. Cortical TNF-alpha and IL-2 levels were significantly lower in Munc18-OE mice than WT mice. The microglia and macrophage marker CD11b was lower in the cortexes of Munc18-OE mice than WT, but no differences were observed in the striatum. Glial Fibrillary Acidic Protein (GFAP) and Nuclear Factor-kappaB (NF-kappa B)p65 levels were not different between the groups. Interleukin-1beta (IL-1 beta) and IL-6 levels were beneath detection limits. Conclusions: The disrupted levels of cytokines detected in the brain of Munc18-OE mice was found to be similar to clinical reports and endorses study of this type for analysis of this aspect of the disorder. The lower CD11b expression in the cortex but not in the striatum of the Munc18-OE mice may reflect differences in physiological activity. The cytokine expression pattern observed in Munc18-OE mice is similar to a previously published model of schizophrenia caused by maternal immune activation. Together, these data suggest a possible role for an immune imbalance in this disorder.

Energy demands of diverse spiking cells from the neocortex, hippocampus, and thalamus

It has long been known that neurons in the brain are not physiologically homogeneous. In response to current stimulus, they can fire several distinct patterns of action potentials that are associated with different physiological classes ranging from regular-spiking cells, fast-spiking cells, intrinsically bursting cells, and low-threshold cells. In this work we show that the high degree of variability in firing characteristics of action potentials among these cells is accompanied with a significant variability in the energy demands required to restore the concentration gradients after an action potential. The values of the metabolic energy were calculated for a wide range of cell temperatures and stimulus intensities following two different approaches. The first one is based on the amount of Na+ load crossing the membrane during a single action potential, while the second one focuses on the electrochemical energy functions deduced from the dynamics of the computational neuron models. The results show that the thalamocortical relay neuron is the most energy-efficient cell consuming between 7 and 18 nJ/cm(2) for each spike generated, while both the regular and fast spiking cells from somatosensory cortex and the intrinsically-bursting cell from a cat visual cortex are the least energy-efficient, and can consume up to 100 nJ/cm(2) per spike. The lowest values of these energy demands were achieved at higher temperatures and high external stimuli.

Alcohol-Related Brain Damage in Humans

Chronic excessive alcohol intoxications evoke cumulative damage to tissues and organs. We examined prefrontal cortex (Brodmann's area (BA) 9) from 20 human alcoholics and 20 age, gender, and postmortem delay matched control subjects. H & E staining and light microscopy of prefrontal cortex tissue revealed a reduction in the levels of cytoskeleton surrounding the nuclei of cortical and subcortical neurons, and a disruption of subcortical neuron patterning in alcoholic subjects. BA 9 tissue homogenisation and one dimensional polyacrylamide gel electrophoresis (PAGE) proteomics of cytosolic proteins identified dramatic reductions in the protein levels of spectrin beta II, and alpha- and beta-tubulins in alcoholics, and these were validated and quantitated by Western blotting. We detected a significant increase in a-tubulin acetylation in alcoholics, a non-significant increase in isoaspartate protein damage, but a significant increase in protein isoaspartyl methyltransferase protein levels, the enzyme that triggers isoaspartate damage repair in vivo. There was also a significant reduction in proteasome activity in alcoholics. One dimensional PAGE of membrane-enriched fractions detected a reduction in beta-spectrin protein levels, and a significant increase in transmembranous alpha 3 (catalytic) subunit of the Na+, K+-ATPase in alcoholic subjects. However, control subjects retained stable oligomeric forms of a-subunit that were diminished in alcoholics. In alcoholics, significant loss of cytosolic alpha-and beta-tubulins were also seen in caudate nucleus, hippocampus and cerebellum, but to different levels, indicative of brain regional susceptibility to alcohol-related damage. Collectively, these protein changes provide a molecular basis for some of the neuronal and behavioural abnormalities attributed to alcoholics

Neurotoxicidade de pesticidas organofosforados durante o desenvolvimento: alterações bioquímicas e comportamentais

Pesticidas organofosforados são amplamente usados e seu uso constitui um grave problema de saúde pública. A ação clássica destes compostos é a inibição irreversível da acetilcolinesterase, promovendo acúmulo de acetilcolina nas sinapses e hiperestimulação colinérgica. No entanto, as consequências da exposição a baixas doses podem se estender a outros mecanismos de ação e sistemas neurotransmissores. Considerando que crianças constituem um grupo particularmente vulnerável aos efeitos de pesticidas, neste trabalho investigamos os efeitos da exposição aos organofosforados metamidofós (MET) e clorpirifós (CPF) durante o desenvolvimento sobre os sistemas colinérgico e serotoninérgico e sobre o comportamento de camundongos. Para isso, camundongos suíços foram expostos a injeções subcutâneas de MET, clorpirifós ou veículo do terceiro (PN3) ao nono (PN9) dias de vida pós-natal. As doses de exposição foram previamente escolhidas através da construção de uma curva dose-resposta que identificou como mais adequadas para este estudo as doses de 1mg/kg de MET e 3mg/kg de CPF, as quais promoveram em torno de 20% de inibição da acetilcolinesterase. Em PN10, parte dos animais foi sacrificada e foram avaliados os sistemas colinérgico e serotoninérgico no tronco encefálico e córtex cerebral. De PN60 a PN63, os animais foram submetidos a uma bateria de testes comportamentais. Em seguida, estes animais também foram sacrificados tendo sido avaliados os sistemas colinérgico e serotoninérgico. Em PN10, MET e CPF causaram alterações que sugerem aumento da atividade colinérgica respectivamente no tronco e córtex em fêmeas. No sistema serotoninérgico, apenas CPF promoveu alterações, aumentando a ligação ao receptor 5HT1A e transportador 5HT em fêmeas e diminuindo na ligação ao 5HT2. Em PN63, a atividade da acetilcolinesterase foi reestabelecida em todos os grupos. Ainda assim, MET diminuiu a atividade da colina acetiltransferase no córtex e a ligação ao transportador colinérgico no tronco. Quanto aos efeitos do CPF, no tronco, houve redução da atividade da colina acetiltransferase em fêmeas e aumento em machos. Sobre o sistema serotoninérgico, MET e CPF promoveram diminuições no 5HT1A respectivamente no tronco e córtex das fêmeas e CPF aumentou a ligação no córtex de machos. A ligação ao 5HT2 foi aumentada após o tratamento com MET e ao transportador 5HT foi diminuída em fêmeas após o tratamento com clorpirifós. Sobre o comportamento, identificamos comportamento associado à depressão em animais expostos a MET e aumento dos níveis de ansiedade, além de prejuízo de aprendizado/memória após exposição à CPF. Desta forma, nossos resultados indicam que a exposição à metamidofós e clorpirifós durante o desenvolvimento é capaz de alterar, de diferentes formas, a atividade colinérgica e serotoninérgica, mesmo que as doses de exposição sejam toxicologicamente equivalentes. Foram verificados efeitos nas vias neuroquímicas logo após a exposição e após um longo período de interrupção do tratamento, indicando efeitos tardios em sistemas importantes que podem estar associados às alterações comportamentais. Finalmente, o presente estudo reforça a associação epidemiológica entre pesticidas e alterações psiquiátricas e a capacidade da programação de alterações a longo-prazo quando a exposição se dá durante o desenvolvimento.

Combining rimonabant and fentanyl in a single entity: preparation and pharmacological results

Based on numerous pharmacological studies that have revealed an interaction between cannabinoid and opioid systems at the molecular, neurochemical, and behavioral levels, a new series of hybrid molecules has been prepared by coupling the molecular features of two well-known drugs, ie, rimonabant and fentanyl. The new compounds have been tested for their affinity and functionality regarding CB1 and CB2 cannabinoid and mu opioid receptors. In [S-35]-GTP.S (guanosine 5'-O-[gamma-thio] triphosphate) binding assays from the post-mortem human frontal cortex, they proved to be CB1 cannabinoid antagonists and mu opioid antagonists. Interestingly, in vivo, the new compounds exhibited a significant dual antagonist action on the endocannabinoid and opioid systems.

A novel brain partition highlights the modular skeleton shared by structure and function

Elucidating the intricate relationship between brain structure and function, both in healthy and pathological conditions, is a key challenge for modern neuroscience. Recent progress in neuroimaging has helped advance our understanding of this important issue, with diffusion images providing information about structural connectivity (SC) and functional magnetic resonance imaging shedding light on resting state functional connectivity (rsFC). Here, we adopt a systems approach, relying on modular hierarchical clustering, to study together SC and rsFC datasets gathered independently from healthy human subjects. Our novel approach allows us to find a common skeleton shared by structure and function from which a new, optimal, brain partition can be extracted. We describe the emerging common structure-function modules (SFMs) in detail and compare them with commonly employed anatomical or functional parcellations. Our results underline the strong correspondence between brain structure and resting-state dynamics as well as the emerging coherent organization of the human brain.

Entre crânios analógicos e imagens digitais: alguns antecedentes históricos e culturais das tecnologias de neuro-imageamento

Nos últimos anos, temos nos deparado com a difusão maciça e a popularização crescente de descrições biológicas para aspectos outrora pensados como mentais, sociais, ou relacionais. Visível em diversas arenas leigas e científicas, esta tendência freqüentemente elege o cérebro como o órgão privilegiado da sua atenção. A cada semana é divulgada uma nova localização cerebral correlacionada os mais variados aspectos comportamentais e ou de personalidade. Acompanhando este movimento, é notável o esforço intelectual e financeiro despendido nos últimos anos no campo da saúde mental, no sentido de fazer avançar pesquisas cujo foco central é a descoberta das bases neurobiológicas dos transtornos mentais. Esta tendência apontaria na direção de uma fusão entre a psiquiatria e a neurologia em uma disciplina única, de teor fisicalista, chamada por alguns de cerebrologia. Dentre os acontecimentos que serviram de alicerce para a legitimação e a popularização desta tendência, o desenvolvimento nas últimas décadas de novas técnicas e tecnologias de visualização médica, como a tomografia por emissão de pósitrons (PET scan) e a ressonância magnética funcional (fMRI), foi fundamental. Elas permitiram a construção de imagens das mais diversas categorias nosográficas construídas no campo psiquiátrico, veiculando tacitamente uma série de pressupostos e promessas. Malgrado o imaginário cultural sustentado por estas tecnologias e todo o esforço despendido nas últimas décadas no sentido de se tentar localizar os marcadores biológicos dos transtornos psiquiátricos, não há, até o presente momento, nenhum resultado conclusivo que autorize o diagnóstico por imagem de nosografias como a esquizofrenia, a depressão, e muito menos o jogo patológico. Apesar de todo o alarde midiático e dos montantes milionários direcionados para pesquisas nesta área, os resultados concretos obtidos até agora não estão livres das mais ferozes controvérsias. Entretanto, ainda que estejamos muito longe da construção de mapas precisos para as perturbações mentais é espantoso o poder de convencimento que as neuro-imagens comportam na atualidade. Os scans são exibidos como verdades visuais, ou fatos acerca das pessoas e do mundo, numa proporção muito superior aos dados que apresentam. Alguns críticos chamam este aspecto de neurorealismo, ou de retórica da auto-evidência. A intenção deste trabalho é problematizar o poder persuasivo que as neuro-imagens detém na contemporaneidade, especialmente quando utilizadas com a finalidade diagnóstica no campo da saúde mental. Se estas imagens transmitem uma ideia de neutralidade, transparência imediata e auto-evidência, este trabalho almeja inseri-las num contexto sócio-histórico, a partir do qual puderam adquirir sentido, familiaridade e valor de verdade. O ponto de partida é o de que elas estão localizadas no cruzamento de dois movimentos históricos distintos: o das ilustrações médicas, em sua relação com a produção de conhecimento objetivo; e o das pesquisas acerca da localização no córtex cerebral de comportamentos complexos e traços de personalidade. Além de estabelecer algumas condições históricas de possibilidade para a emergência de um neo-localizacionismo cerebral, mediado pelas novas tecnologias de imageamento, pretende-se enfatizar algumas descontinuidades com projetos anteriores e marcar a influência do contexto cultural da atualidade para o sucesso e poder persuasivo deste tipo de tecnologia.

What Can the Brain Teach Us about Winemaking? An fMRI Study of Alcohol Level Preferences

Over the last few decades, wine makers have been producing wines with a higher alcohol content, assuming that they are more appreciated by consumers. To test this hypothesis, we used functional magnetic imaging to compare reactions of human subjects to different types of wine, focusing on brain regions critical for flavor processing and food reward. Participants were presented with carefully matched pairs of high- and low- alcohol content red wines, without informing them of any of the wine attributes. Contrary to expectation, significantly greater activation was found for low- alcohol than for high- alcohol content wines in brain regions that are sensitive to taste intensity, including the insula as well as the cerebellum. Wines were closely matched for all physical attributes except for alcohol content, thus we interpret the preferential response to the low- alcohol content wines as arising from top-down modulation due to the low alcohol content wines inducing greater attentional exploration of aromas and flavours. The findings raise intriguing possibilities for objectively testing hypotheses regarding methods of producing a highly complex product such as wine.

Curso temporal dos efeitos da exposição à nicotina durante a lactação no sistema colinérgico cerebral de ratos

A Organização Mundial da Saúde estima que existam aproximadamente 250 milhões de mulheres tabagistas no mundo. Em países em desenvolvimento, a prevalência do tabagismo pode variar de 11 a 35% em mulheres grávidas, constituindo um problema de saúde pública. Nicotina, um agonista colinérgico considerado o mais importante componente ativo da fumaça do cigarro, é capaz de causar déficits em um cérebro em desenvolvimento, no entanto, muitos estudos investigam estes efeitos durante a gestação de roedores, que corresponde aos dois primeiros trimestres de gestação em humanos. O presente estudo, foi focado nos efeitos da nicotina sobre o sistema colinérgico cerebral durante o equivalente ao terceiro trimestre de gestação em humanos. Ratas lactantes foram expostas a nicotina (NIC, 6 mg/Kg/dia) ou a salina (SAL) via mini-bombas osmóticas (s.c.) a partir do 2 dia ate o 16 dia pós-natal (PN). Filhotes NIC e SAL foram sacrificados durante a exposição, em PN15, e após a retirada em três momentos diferentes, PN21, PN30 e em PN90. Quatro biomarcadores foram considerados. Para avaliação dos efeitos sobre os receptores nicotínicos de acetilcolina (nAChRs), nós utilizamos [3H]citisina, que é um ligante seletivo para α4β2. Nos também medimos o marcador [3H]hemicholinium-3 (CH-3) de alta afinidade para o transportador pré-sináptico de colina, e a atividade das enzimas colina acetiltransferase (ChAT) e acetilcolinesterase (AChE) no córtex cerebral (CX), mesencéfalo (MB) e hipocampo (HP) na prole. O grupo NIC apresentou supra-regulação de nAChRs em todas as regiões durante a exposição, este efeito foi revertido pouco tempo após a retirada. Interessantemente, uma significante infra-regulação de nAChRs foi observada após um longo tempo da retirada somente em CX. A exposição à nicotina reduziu a marcação para HC-3 durante a exposição em todas as regiões e foi revertida em PN21. Já em PN30, o grupo NIC apresentou uma diminuição do HC-3. Em contraste, em PN90, foi observado um aumento de HC-3. Não foram observados efeitos para atividade da ChAT e da AChE em CX. No que diz respeito ao MB, o grupo NIC apresentou um aumento de atividade para ambas as enzimas, ChAT e AChE, em PN30. Para a mesma idade, nos observamos um decréscimo desta atividade somente em HP. E, após um longo tempo de retirada, somente HP apresentou um aumento na atividade da ChAT. Estes dados sugerem que a exposição à nicotina em ratos durante o equivalente ao terceiro trimestre de gestação em humanos promove alterações no sistema colinérgico dos filhotes. Somado a isto, nossos resultados indicam que os efeitos prejudiciais são observáveis mesmo muito tempo após a exposição ter sido interrompida.

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.

Efeito da estimulação transcraniana por corrente contínua sobre o desempenho físico: análise das respostas cerebrais, metabólicas e perceptivas durante e após exercícios aeróbio e de força

Estimulação transcraniana por corrente contínua (ETCC) sobre áreas corticais pré-selecionadas, tem aumentado o desempenho físico de diferentes populações. Porém, lacunas persistem no tocante aos mecanismos subjacentes à estes efeitos. Assim, a presente tese objetivou: a) investigar os efeitos da ETCC anódica (aETCC) e placebo (Sham) no córtex motor (CM) de indivíduos saudáveis sobre o desempenho de força máxima; b) comparar os efeitos da ETCC sobre a produção de força máxima e estabilidadade da força durante exercícios máximo e submáximo em sujeitos hemiparéticos e saudáveis; c) investigar o efeito da ETCC sobre a conectividade funcional inter-hemisférica (coerência eletroencefalográfica cEEG) do córtex pré-frontal (CPF), desempenho aeróbio e dispêndio energético (EE) durante e após exercício máximo e submáximo. No 1 estudo, 14 adultos saudáveis executaram 2 sessões de exercício máximo de força (EMF) dos músculos flexores e extensores do joelho dominante (3 séries de 10 rep máximas), precedidos por aETCC ou Sham (2mA; 20 mim). aETCC não foi capaz de aumentar o trabalho total e pico de torque (PT), resistência à fadiga ou atividade eletromiográfica durante o EMF. No 2 estudo, 10 hemiparéticos e 9 sujeitos saudáveis receberam aETCC e Sham no CM. O PT e a estabilidade da força (coeficiente de variação - CV) foram avaliados durante protocolo máximo e submáximo de extensão e flexão unilateral do joelho (1 série de 3 reps a 100% do PT e 2 séries de 10 reps a 50% do PT). Nenhuma diferença no PT foi observada nos dois grupos. Diminuições no CV foram obervadas durante a extensão (~25-35%, P<0.001) e flexão de joelho (~22-33%, P<0.001) após a aETCC comparada com Sham nos hemiparéticos, entretanto, somente o CV na extensão de joelhos diminuiu (~13-27%, P<0.001) nos saudáveis, o que sugere que aETCC pode melhorar o CV, mas não o PT em sujeitos hemiparéticos. No 3 estudo, 9 adultos saudáveis realizaram 2 testes incrementais máximos precedidos por aETCC ou Sham sobre o CPF com as respostas cardiorrespiratórias, percepção de esforço (PSE) e cEEG do CPF sendo monitoradas. O VO2 de pico (42.64.2 vs. 38.23.3 mL.kg.min-1; P=0,02), potência total (252.776.5 vs. 23773.3 W; P=0,05) e tempo de exaustão (531.1140 vs. 486.7115.3 seg; P=0,04) foram maiores após aETCC do que a Sham. Nenhuma diferença foi encontrada para FC e PSE em função da carga de trabalho (P>0,05). A cEEG do CPF aumentou após aETCC vs. repouso (0.700.40 vs. 0.380.05; P=0,001), mas não após Sham vs. repouso (0.360.49 vs. 0.330.50; P=0,06), sugerindo que a aETCC pode retardar a fadiga aumentando a conectividade funcional entre os hemisférios do CPF e desempenho aeróbio durante exercício exaustivo. No 4 estudo, o VO2 e EE foram avaliados em 11 adultos saudáveis antes, durante a aETCC ou Sham no CPF e 30 min após exercício aeróbio submáximo isocalórico (~200kcal). Diferenças não foram observadas no VO2 vs. repouso durante aETCC e Sham (P=0.95 e P=0.85). Porém, a associação entre exercício e aETCC aumentou em ~19% o EE após ao menos, 30 min de recuperação após exercício quando comparada a Sham (P<0,05).