Modelagem celular in vitro da Doença de Huntington com ácido 3-nitropropiônico e ácido quinolínico & Avaliação das funções neuroprotetoras da adenosina / In vitro cell modeling of Huntington's Disease with 3-nitropropionic acid and quinolinic acid and evaluation of the neuroprotective functions of adenosine

A Doença de Huntington (Huntington's disease - HD) trata-se de uma patologia neurodegenerativa hereditária caracteriza por meio da expressão das proteínas huntingtinas mutantes (mHtt), das mortes dos neurônios espinhais médios (medium spiny neurons MSNs) GABAérgicos D2-positivos do striatum e da hipercinesia. Uma hipótese se refere à função das mHtts de potencializarem os efeitos excitotóxicos das estimulações dos receptores de NMDA (NMDAR) por meio da inibição da succinato desidrogenase, resultando em desequilibrio das [Ca2+]i, estresse oxidativo e apoptose. A adenosina agonista dos receptores purinérgicos P1 tem sido descrita por conta das suas funções neuroprotetoras e neuromodulatórias. Assim, estabelecemos dois modelos in vitro da HD fundamentados nas neurodiferenciações das linhagens murinas de célula-tronco embrionárias E14-TG2a e progenitoras neurais do hipocampo HT-22; seguidas pelos tratamentos com ácido quinolínico (QA) agonista seletivo dos NMDARs , na ausência e na presença do ácido 3-nitropropiônico (3-NP) inibidor irreversível da succinato desidrogenase. Estes modelos foram utilizados nas avaliações das funções neuroprotetoras da adenosina. Os neurônios pós-mitóticos das culturas de E14-TG2a diferenciadas foram caracterizados conforme os MSNs GABAérgicos do striatum; enquanto os neurônios HT-22 diferenciados foram caracterizados de modo inespecífico. Metodologia: imunofluorescência (microscopia e citometria); PCR em tempo real; análise das variações dos potenciais das membranas plasmáticas e das variações transientes das [Ca2+]i por microfluorimetria; e quantificações das reduções do AlamarBlue® (% de sobrevida celular) e das atividades extracelulares de LDH (U/L) (necrose) por espectrometria. Avaliamos a capacidade do 3-NP de potencializar os efeitos excitotóxicos do QA comparando dois grupos de neurônios HT-22 diferenciados: QA 8mM (EC50) (controle); e 3-NP 5mM/QA 8mM. Avaliarmos o potencial neuroprotetor da adenosina comparando quatro grupos de neurônios HT-22 diferenciados: QA 8mM; adenosina 250µM/QA 8mM; 3-NP 5mM/QA 8mM; 3-NP 5mM/adenosina 250µM/QA 8mM. Os neurônios pós-mitóticos derivados das E14TG2a foram classificados como MSNsGABAérgicos do striatum integrantes de uma cultura neuronal heterogênea semelhante às conexões nigroestriatais, corticoestriatais, striatonigral e striatopallidal. Os neurônios HT-22 diferenciados perfaziam uma cultura neuronal heterogênea, não totalmente madura, composta por neurônios glutamatérgicos, dopaminérgicos, colinérgicos e GABAérgicos. Os neurônios HT-22 diferenciados 3-NP 5mM apresentaram menores % de sobrevida celular após os tratamentos com QA 8mM por 24h (p<0.05); e maiores amplitudes das variações das [Ca2+]i dependentes do QA 8mM (p<0.05) (cinética 6 minutos). Por outro lado, os neurônios HT-22 diferenciados pré- tratados com 3-NP 5mM apresentaram menores atividades extracelulares de LDH após o tratamento com QA 8mM por 24h menor proporção de necrose. Os pré-tratamentos com adenosina 250µM indicaram uma tendência dos efeitos neuroprotetores (p>0.05) maiores % de sobrevida celular; menores atividades extracelulares de LDH; e menores amplitudes das variações transientes das [Ca2+]i. Em conjunto, nossos resultados indicam que a inibição da succinato desidrogenase potencializa os efeitos excitotóxicos dos NMDARs por meio da alteração das [Ca2+]i e, provavelmente, dos mecanismos de morte celular; enquanto a adenosina apenas tendeu à neuroproteção

Huntington's disease (HD) is a hereditary neurodegenerative pathology characterized by mutant huntingtin proteins (mHtt) expression, striatum D2-positive GABAergic medium spiny neurons (MSNs) cell death and hyperkinetic motor symptoms development. One hypothesis refers to the principle that mHtt potentiates the excitotoxic effects of NMDA receptor (NMDAR) stimulation by the inhibition of mitochondrial succinate dehydrogenase, resulting in [Ca2+]i imbalance, oxidative stress and apoptosis. Adenosine P1 purinergic receptor agonist is related to neuroprotective and neuromodulatory functions. Thus, we established two in vitro HD models based on the neurodifferentiation of murine embryonic stem cell lines E14-TG2a and hippocampal neuroprogenitor cell line HT-22 followed by treatment with quinolinic acid (QA) selective agonist of NMDARs , in the absence and in the presence of 3-nitropropionic acid (3-NP) irreversible inhibitor of succinate dehydrogenase. These models were used to assess the neuroprotective functions of adenosine. Post-mitotic neurons from differentiated E14-TG2a cultures were characterized according to striatum's GABAergic MSNs; while the differentiated HT-22 neurons were characterized in a non-specific way. Methodology included immunofluorescence (microscopy and cytometry); real-time PCR; analysis of variations in the plasma membrane potentials and of transient variations in the [Ca2+]i by microfluorimetry; and quantification of AlamarBlue® reductions (% cell survival) and of extracellular LDH activity (U/L) (necrosis) by spectrometry. We evaluated the ability of 3-NP to potentiate the excitotoxic effects of QA by comparing two groups of differentiated HT-22 neurons: 8mM QA (control); and 5mM 3-NP/8mM QA. We evaluated the neuroprotective potential of adenosine comparing four groups of differentiated HT-22 neurons: QA 8mM; 250µM adenosine/8mM QA; 5mM 3-NP/8mM QA; 5mM 3-NP/250µM adenosine/8mM QA. Postmitotic neurons derived from E14TG2a were classified as striatums GABAergic MSNs that are part of a heterogeneous neuronal culture similar to nigrostriatal, corticostriatal, striatonigral, and striatopallidal connections. Differentiated HT-22 neurons consisted of a heterogeneous neuronal culture and not fully mature glutamatergic,dopaminergic, cholinergic and GABAergic neurons. Differentiated HT-22 neurons following 5mM 3-NP treatment showed lower % cell survival after treatments with 8mM QA for 24h (p<0.05); and higher amplitudes of the variations of [Ca2+]i induced by 8mM QA (p<0.05) (kinetics 6 minutes). On the other hand, differentiated HT-22 neurons 5mM 3-NP showed lower extracellular LDH activities after treatment with 8mM QA for 24h indicating a lower proportion of necrotic cells. Pretreatments with 250µM adenosine indicated a trend towards neuroprotective effects, such as higher percentages of cell survival; lower extracellular LDH activities; and lower amplitudes of transient variations of [Ca2+]i. Taken together, our results indicate that succinate dehydrogenase inhibition potentiated the excitotoxic effects of NMDARs by altering [Ca2+]i and, probably, cell death mechanisms, while adenosine only to neuroprotection

Consumo de aminoácido de cadeia ramificada na esclerose lateral amiotrófica: suplemento proteico ou substância neurotóxica? / Branched-chain amino acid consumption in amyotrophic lateral sclerosis: protein supplement or neurotoxic substance?

Estudos demonstraram efeito positivo principalmente no ganho ponderalem pacientes com esclerose lateral amiotrófica (ELA), suplementadoscom aminoácidos de cadeia ramificada (AACR). Achados recentes têm mostrado que o consumo excessivo e crônico de AACR pode contribuir para a progressão da doença, provavelmente devido a estes serem precursores do glutamato. O objetivo deste estudo foi avaliar a evidência acerca da utilização dos AACR por pacientes com ELA, a fim de elucidar questões pertinentes a sua ingestão. Foi feita busca em base de dados de artigos científicos relacionados ao consumo de AACR na ELA, no período de 1988 a 2013. Foram encontrados seis artigos relacionados ao consumo de AACR por pacientes com ELA. Desses, um referiu melhora da força, enquanto os outros relataram ganho ponderal ou não mostraram resultados significativosem relação aos desfechos. Além disso, foi possível observar uma estreita relação entre o consumo excessivo e crônico dos AACR com o agravamento da doença. À luz dos conhecimentos ora disponíveis, a suplementação com AACR não é recomendada devido aos possíveis efeitos nocivos. O consumo adequado de alimentos proteicos, fontes desses aminoácidos, deve ser utilizado pelos pacientes, respeitando as recomendações estabelecidas. No entanto, estudos adicionais devem ser desenvolvidos em virtude do escasso número de publicações disponíveis.

Studies have shown positive effect mainly in weight gain inpatients with amyotrophic lateral sclerosis (ALS) supplemented with branched chain amino acids (BCAA). However, recent studies have shown that excessive and chronic intake has contributed to the worsening of the disease progression, probably because the amino acids are glutamate precursors. The objective of this study was to assess the evidence about the use of BCAA by patients with ALS, with the aim to clarify pertinent issues for its intake. A search was conducted in data bases for scientific papers related to the intake of BCAA in ALS, between 1988 and 2013. For these review six articles related to the use of BCAA in ALS were found. Of these, one described strength improvement, while the remaining reported weight gain or no significant effects in relation to the outcome. Additionally, it waspossible to observe a close relationship between the excessive and chronic BCAA intake with the worsening of the disease. Considering the presente day available knowledge BCAA supplementation should not be indicated due to the possible harmful effect. The intake of appropriated protein foods should be consumed by these patients, respecting the suggested recommendation. However, more studies are necessary due to the scarce papers in this area.

Neurotransmissão glutamatérgica e plasticidade sináptica: aspectos moleculares, clínicos e filogenéticos / Glutamatergic neurotransmission and synaptic plasticity: molecular, clinical, and phylogenetic aspects

A comunicação entre neurônios é passível de constantes modificações, até mesmo no encéfalo adulto. Esta capacidade de circuitos neuronais fortalecerem ou enfraquecerem suas interações sinápticas específicas (fenômeno conhecido como plasticidade sináptica) pode ocorrer de acordo com as diferentes demandas ambientais, o que favorece a noção de que alterações dinâmicas na comunicação entre neurônios estão na base da flexibilidade comportamental (i.e., processos de aprendizagem e memória). Nas últimas décadas, o avanço das neurociências tem permitido uma melhor compreensão a respeito da plasticidade sináptica, especialmente a plasticidade de sinapses glutamatérgicas, cujos processos moleculares de modificação sináptica parecem estar entre os mais comuns de todo o sistema desse progresso na ciência básica tem contribuído para uma melhor compreensão acerca dos processos patológicos envolvendo as sinapses glutamatérgicas, como a doença de Alzheimer. Além disso, a crescente compreensão sobre o funcionamento da comunicação glutamatérgica tem ajudado a esclarecer como as sinapses, em geral, teriam se originado e evoluído na escala filogenética do reino animal (Metazoa)...

Communication between neurons is subject to constant changes, even in the adult brain. This ability of neural circuits to strengthen or weaken their specific synaptic interactions (a phenomenon known assynaptic plasticity) may occur according to different environmental demands, which favors the idea that dynamic changes in the communication between neurons underlie behavioral flexibility (i.e., learning and memory processes). In recent decades, advances in neuroscience has allowed a better understanding of synaptic plasticity, specially the plasticity of glutamatergic synapses, whose molecular processes of synaptic change appear to be among the most common throughout the central nervous system.Much of this progress in basic science has contributed to a better understanding of pathological processes involving the glutamatergic synapses, such as Alzheimer's disease. Furthermore, the growing understanding about the physiology of glutamatergic communication has helped explain how synapses, in general, would have originated and evolved in the phylogenetic scale of the Metazoa...

Intoxicação experimental por Ipomoea asarifolia (Convolvulaceae) em caprinos e ovinos / Experimental poisoning by Ipomoea asarifolia (Convolvulaceae) in goats and sheep

Ipomoea asarifolia causa uma síndrome tremorgênica em ovinos, caprinos, bovinos e búfalos. Este experimento teve como objetivos determinar a toxicidade para caprinos de I. asarifolia verde, colhidas nas épocas de chuva e de estiagem, e da planta seca triturada, determinar a toxicidade da planta para ovinos, e determinar se o princípio ativo da planta é eliminado pelo leite em doses tóxicas para os cordeiros. No primeiro experimento a planta fresca colhida na época de estiagem e na época de chuvas foi administrada a 16 caprinos. A planta colhida na estiagem foi tóxica na dose diária de 5 e 10g por kg de peso animal (g/kg). A planta colhida na época de chuva foi tóxica na dose diária de 20 e 30g/kg, demonstrando que a planta é mais tóxica durante o período seco. A planta seca, colhida na época de estiagem foi administrada a 9 caprinos em doses diárias de 1.7, 2, 3.4 e 5.1g/kg. Doses de 3, 4 e 5.1g/kg causaram sinais clínicos, demonstrando que a planta mantém a toxicidade após a secagem. A planta fresca colhida na época de estiagem e na época de chuvas foi administrada a 10 ovinos. A planta colhida na estiagem foi tóxica na dose diária de 5g/kg e na época de chuva foi tóxica nas doses de 10 e 20g/kg. Estes resultados sugerem a maior susceptibilidade dos ovinos à intoxicação do que os caprinos. Como alguns produtores mencionam que cordeiros lactentes que não estão pastando se intoxicam através do leite, I. asarifolia foi administrada diariamente nas doses de 2.5, 5 e 10g/kg a 5 ovelhas, a partir do dia do parto (2 ovelhas), do último dia de prenhez (1 ovelha) e 60 dias antes da parição (2 ovelhas). As ovelhas, mas não os cordeiros, apresentaram sinais clínicos, sugerindo que o princípio ativo da planta não é eliminado no leite ou colostro em doses tóxicas para os cordeiros. Em um ovino eutanasiado não foram observadas lesões macroscópicas nem histológicas. Os achados ultra-estruturais mais significativos foram encontrados nos dendritos das...(AU)

Ipomoea asarifolia causes a tremogenic syndrome in sheep, goats, cattle and buffaloes. The objectives of the experiments were (1) to determine the toxicity to goats of fresh I. asarifolia collected during the raining and the dry season, and the toxicity of the dried plant, and (2) to determine the toxicity of the plant to sheep, and if the active principle is eliminated through the milk. In the first experiment the plant collected in the dry season and in the raining season was fed to 16 goats. The plant collected during the dry season caused clinical signs at the daily doses of 5g and 10g/kg body weight. The plant collected during the raining season was toxic at daily doses of 20g and 30g/kg, indicating that the plant is more toxic during the dry season. The plant collected in the dry season and dried was fed to 9 goats at doses of 1.7g, 2.0g, 3.4g, and 5.1g per kg. Daily doses of 3.0g, 4.0g and 5.1g/kg caused clinical signs, showing that the plant maintains its toxicity after being dried. In the second experiment the fresh plant collected in the dry and in the raining season was fed to 10 sheep. The plant collected in the dry season was toxic at the dose of 5g/kg, and the plant collected in the raining season was toxic at the doses of 10g and 20g/kg. The experimental results suggest that sheep are more susceptible to the poisoning than goats. As some farmers mentioned that suckling non-grazing lambs are poisoned by milk ingestion, I. asarifolia was fed at daily doses of 2.5g, 5.0g and 10g/kg for variable periods to 5 sheep from the day of parturition (2 sheep), after the last day of pregnancy (1 sheep) and 60 days before parturition (2 sheep). The sheep but not the lambs showed clinical signs of intoxication suggesting that the active principle is not eliminated through the milk at doses toxic for the lambs. In one euthanized sheep no gross or histologic lesions were detected. The main ultra-structural findings were found in Purkinje...(AU)

Degeneração neuronal secundária e excitotoxicidade / Secondary neurodegeneration and excitotoxicity

Objetivo: caracterizar os principais eventos correlatos entre degeneração neuronal secundária e excitotoxicidade em doenças neurodegenerativas. Método: revisão de literatura através de pesquisa bibliográfica na base de dados PUBMED/MEDLINE. Considerações Finais: o dano tecidual proveniente de lesões isquêmicas ou traumáticas no sistema nervoso central não se restringe somente à lesão primária propriamente dita, mas também, e em grande intensidade do processo de degeneração neuronal secundária desencadeada, seja pela resposta inflamatória ou através de cascatas destrutivas ativadas durante a excitotoxicidade mediada por glutamato. O melhor entendimento molecular desse processo toma-se necessário para um bloqueio seletivo desses eventos patológicos, minimizando os efeitos colaterais, o que permitirá a elaboração de abordagens terapêuticas neuroprotetoras eficazes.

Objective: Review the main experimental evidences for a role of excitotoxic events on the pathophysiology neurodegenerative diseases. Methods: Literature review through bibliographical search in the databases PUBMED/MEDLINE. Final considerations: The tis sue damage occurring following ischemic and/or traumatic injuries in the central system nervous is not due the primary pathological events, but also, and more importantly, to the second neurodegeneration involving excitotoxicity, inflammation, oxidative stress, apoptosis. The understanding of t molecular mechanisms of these events is necessary for the more effective development of neuroprotectiveneuroregenerative therapies for CNS diseases.

Tratamento da doença de Alzheimer leve a moderada e moderada a grave com memantina / Treatment of mild to moderate and moderate to severe Alzheimer's disease with memantine

O sistema glutamatérgico apresenta um papel nos processos de neurotransmissão normal e patológica, tendo sido associado a mecanismos de neuro plasticidade e de neurodegeneração. Evidência crescente sugere da atividade desse sistema fundamentam a hipótese glutamatérgica na doença de Alzheimer (DA). A utilização de um fármaco como a memantina, antagonista não competitivo dos receptores NMDA, de afinidade leve-moderada, no tratamento da DA, oferece um duplo benefício, bloquear a ativação patológica dos receptores NMDA (neuroproteção) e preservar a ativação fisiológica, que permite a aquisição e processamento da informação cognitiva (neuroplasticidade), efeito sintomático demonstrado nos estudos clínicos bem conduzidos. Tais estudos oferecem evidência da importância da modulação dos receptores NMDA no alívio dos sintomas da DA, a tradução clínica das propostas fisiopatológicas da 'hipótese glutamatérgica, para o tratamento dessa doença. A memantina foi o primeiro fármaco aprovado especificamente para o tratamento dos estágios graves da DA e o estudo de fase III para a fase leve a moderada oferecerá, quando devidamente aprovado pelas agências reguladoras, a oportunidade de utilizar o fármaco em todo o contiuum da doença, desde as fases leve a moderada até a moderada a grave.