Pathophysiology of neurodegeneration following traumatic brain injury / Patofisiología de la neurodegeneración tras una lesión traumática del cerebro

Acute neuropathological conditions, including brain and spinal cord trauma, are leading causes of death and disabilities worldwide, especially in children and young adults. The causes of brain and spinal cord injuries include automobile accidents, accidents during recreational activities, falls and violent attacks. In the United States of America alone, around 1.7 million people each year seek medical care for some kind of head injury. About fifty-two thousand of these people will die, while the same number will present with permanent functional disability. Considering the high worldwide prevalence of these acute pathological conditions, research on the mechanisms underlying central nervous system damage is of extreme importance. Nowadays, a number of experimental models of acute neural disorders have been developed and the mechanisms of tissue loss have been investigated. These mechanisms include both primary and secondary pathological events contributing to tissue damage and functional impairment. The main secondary pathological mechanisms encompass excitotoxicity, ionic imbalances, inflammatory response, oxidative stress and apoptosis. The proper elucidation of how neural tissue is lost following brain and spinal cord trauma is fundamental to developing effective therapies to human diseases. The present review evaluates the main mechanisms of secondary tissue damage following traumatic brain and spinal cord injuries.

Las condiciones neuropatológicas agudas, incluyendo los traumas del cerebro y la médula espinal, se hallan entre las principales causas de muerte y discapacidades a nivel mundial, sobre todo en niños y adultos jóvenes. Las causas de las lesiones del cerebro y la médula espinal, incluyen los accidentes automovilísticos, accidentes en actividades recreativas, caídas y ataques violentos. Sólo en los Estados Unidos de Norte América, alrededor de 1.7 millones de personas buscan anualmente atención médica para algún tipo de lesión craneal. Cincuenta y dos mil de estas personas morirán, mientras que un número similar presentará alguna discapacidad funcional permanente. Dada la alta prevalencia de estas condiciones patológicas agudas a nivel mundial, la investigación de los mecanismos que subyacen en los daños al sistema nervioso central, constituye un asunto de suma importancia. Hoy día, se han desarrollado varios modelos experimentales de trastornos neurales agudos, y se han investigado los mecanismos de la pérdida de tejido. Estos mecanismos incluyen tanto las manifestaciones patológicas primarias como las secundarias, que contribuyen al daño del tejido y al deterioro funcional. Los mecanismos patológicos secundarios principales abarcan la excitotoxicidad, los desequilibrios iónicos, la respuesta inflamatoria, el estrés oxidativo, y la apoptosis. Dilucidar correctamente como ocurre la pérdida del tejido neuronal luego del trama del cerebro o la médula espinal, es fundamental para poder desarrollar terapias efectivas en relación con las enfermedades humanas. La presente revisión evalúa los mecanismos principales del daño secundario al tejido, tras las lesiones traumáticas del cerebro y la médula espinal.

Investigação do efeito do glutamato sobre o conteúdo de rEGF em linhagens celulares derivadas de glioblastomas humanos estabelecidas e caracterizadas

Os gliomas são as neoplasias cerebrais primárias que mais freqüentemente acometem o Sistema Nervoso Central (SNC). Cerca de 50% dos casos de gliomas são neoplasias com fenótipo maligno, incluindo os glioblastomas. Os glioblastomas possuem grande capacidade de expansão e invasão do tecido cerebral adjacente, o que contribui para o seu prognóstico sombrio. O glutamato é o principal neurotransmissor excitatório do SNC, mas sob condições patológicas a ativação excessiva do sistema glutamatérgico provoca danos citotóxicos às células neurais. A toxicidade glutamatérgica está associada a uma série de doenças agudas e crônico-degenerativas que acometem o SNC. Os glioblastomas humanos são capazes de liberar quantidades tóxicas de glutamato sobre os tecidos adjacentes e esta liberação parece favorecer o crescimento e a expansão tumoral. A fim de avaliarmos se a progressão tumoral mediada pelo glutamato é desencadeada por elementos das vias de sinalização, investigamos o efeito do glutamato sobre o conteúdo e expressão do receptor do fator de crescimento epitelial (rEGF). Desta forma, os cultivos primários Gli1, Gli2 e Gli3, assim como a linhagem estabelecida U87MG, foram tratados com doses crescentes de glutamato (5-200 mM) por 48 horas e após o tratamento a viabilidade celular, os conteúdos de rEGF e de Akt foram avaliados. Os cultivos analisados apresentaram suscetibilidades distintas aos efeitos citotóxicos do glutamato, porém em todos os casos as doses efetivas foram muito superiores (valores de ICso de 45mM a 100mM) às concentrações tóxicas descritas para células neurais (valores de ICso de100uM a 1mM). A expressão protéica de rEGF e o conteúdo de Akt fosforilado aumentaram após o tratamento com 5mM de glutamato, sugerindo que a ativação dos receptores de EGF possam exercer função na via de sinalização desencadeada pelo glutamato. Após o término dos experimentos com glutamato dois dos três cultivos primários utilizados (Gli1 e Gli2) se mantiveram viáveis em cultivo por mais de 50 passagens, o que sugere estabilidade das alterações moleculares e a seleção de uma subpopulação especifica de células que pode ser denominada linhagem celular. Assim, em os à caracterização destas duas novas linhagens celulares derivadas de glioblastomas - Gli1 e Gli2. Para tal avaliamos as suas taxas de proliferação, morfologia celular, o perfil de cariótipo de ambas e os conteúdos de rEGF, Hsp70, 6, p53 e MMP2, marcadores relacionados à progressão tumoral. Em suma, os cultivos Gli1 e Gli2 demonstraram alterações cromossômicas e expressão de marcadores compatíveis com as anomalias descritas para a manifestação do fenótipo de glioblastomas. Igualmente, comparamos o crescimento destas linhagens glioblastomas cultivadas como monocamada com o cultivo tridimensional em esferóides multicelulares. Os resultados obtidos revelaram padrões de crescimento e conteúdos dos marcadores diferentes entre as condições de cultivo

The gliomas are the primary brain tumors that more frequntIy accomplished the Central Nervous System (CNS). About 50% of the glioma cases presented malignant phenotype, including glioblastomas. Glioblastoma are tumors with high capacity of proliferation and invasion through the adjacent healthy nervous tissue, which largely contributes for its poor prognosis. The glutamate is the main excitatory neurotransmitter of the CNS, but under pathological conditions the extreme activation of the glutamatergic system induces cytotoxic damages to the neural cells. The glutamatergic citotoxicity is associated with severaI acute and chronic-degenerative diseases of the CNS. Human glioblastomas are capable of release toxic amounts of glutamate on adjacent brain tissue and this release seems to favor tumoral growth and expansion. In order to evaluate if the tumoral progression mediated by glutamato is a product of the activation of elements 6f1he signaling pathways, we investigated the glutamate effect on the content and expression of EGFi . For this reason, the primary culture cells Gli1, Gli2 and Gli3, as well as the established cell line U-87MG, were treated with increasing doses of glutamate (5-200 mM) for 48 hours and after the treatment the cell viability, EGFr and Akt contents were evaluated. The studied cells presented distinct susceptibilities to the cytotoxic effects of glutamate, however in all the cell cultures the toxicity was revealed only with very high glutamate doses (values of ICso range from 45mM to 100mM) when compared to the described toxic concentrations for neural cells (ICso values range from 100uM to 1 mM). The EGFr protein expression and the phosphor-Akt content increased after the treatment with 5mM of glutamate, suggesting that the activation of the EGF receptors can have a role in the glutamate signaling pathways. After the conclusion of these set of experiments, twoof out three tested primary cultures remained viable in cell culture for more than 50 passages, which suggests stability of the molecular profile and the selection of a specific ce11 subpopulation that can be named by 0011 line. Thus, in order to characterize these two new glioblastoma cell lines (Gli1 and Gli2), we carry out a series of experiments. The experiments had included the evaluation of the cellular growth rate, the cellular morphology, the kariotype profile and the identification of molecular markers related to tumor progression (EGF, Hsp70, Ki76, p53 e MMP2). 80th glioblastoma cell lines had demonstrated chromosomic alterations and expression of molecular markers similar to those described for glioblastoma phenotype. Equally, we compared the growth of these cells in monolayer cultures to three-dimensional multicellular spheroids cultures. Accordingly the results demonstrated different standarts of growth and molecular markers between the culture conditions

Cambios en los niveles estriatales de glutamato y aspartato en un modelo de la corea de Huntington: prevención de la neurotoxicidad del ácido quinolínico por kinurenina y probenecid / Changes in the striatal levels of glutamate and aspartante in a Huntington chorea model: prevention of quinolinic acid induced neurotoxicity by kynurenine and probenecid

La kinurenina (KYN) es el metabolito precursor del antagonista de los receptores glutamatérgicos para N-metil-D-as-partato (NMDA), el ácido kinurénico (KYNA). Por su pate, el probenecid (PROB) bloquea la excreción del KYNA desde el fluido extracelular. El KYNA antagoniza la neurotoxicidad ácido quinolínico (QUIN), en el cerebro de mamíferos. En este trabajo evaluamos el efecto de la administración sistémica de KYN y del PROB por separado o en combinación, sobre el contenido estriatal de dos aminoácidos excitadores del sistema nervioso, los ácidos glutámico (Glu) y aspártico (Asp), después de la administración intraestriatal unilateral de QUIN (240 nmol/ml) a las ratas. Los contenidos estriales de Glu y Asp. Analizados por cromatografía de líquidos, se encontraron disminuidos en ratas lesionadas por QUIN al compararse contra valores control (-44 por ciento y -43 por ciento, respectivamente). Los cambios en las concentraciones de estos aminoácidos fueron parcial o totalmente prevenidos por la administración de los pretratamientos con KYN (150, 300 ó 450 mg/kg, i.p.) o PROB (100, 200 ó 300 mg/kg, i.p.) a las ratas 2 horas antes de la inyección del QUIN. La coadministración de ambos fármacos previno la pérdida estriatal de Glu y Asp mediada por QUIN. Por su parte, la administración de un conocido antagonista de los receptores para NMDA, la dizocilpina (MK-80 1, 10 mg/kg, i.p.) previno totalmente la disminución estriatal de ambos aminoácidos. Estos hallazgos sugieren un papel farmacológico de la KYN y del PROB como inductores del antagonismo del KYNA sobre los receptores para NMDA