Repositioning and development of new treatments for neurodegenerative diseases : focus on neuroinflammation

Neurodegenerative disorders, such as Alzheimer's and Parkinson's disease, are characterized by the progressive loss of neuronal cells, resulting in different clinical symptoms according to the affected brain region. Although there are drugs available for the treatment of these diseases, they present relatively low efficacy and are not capable of modifying the course of the disease or stopping its progression. In the field of drug development, drug repurposing could be an interesting strategy to search new therapeutic options against neurodegenerative diseases, since it involves lower costs and time for development. In this review, we discuss the search of new treatments for Alzheimer's and Parkinson's disease through drug repurposing. A focus was given to drugs that modulate neuroinflammation, since it represents a common point among neurodegenerative diseases and has been explored as a target for drug action

Smoking fewer than 20 cigarettes per day and remaining abstinent for more than 12 hours reduces carboxyhemoglobin levels in packed red blood cells for transfusion

The prevalence of smokers among blood donors and the effect of smoking on the quality of donated blood have not been extensively explored. In the present study, we determined the prevalence of smoker donors in a large blood bank in Southern Brazil and evaluated the quality of packed red blood cells (RBCs) from these donors through recommended quality control tests and measurement of carboxyhemoglobin (COHb) levels. We then assessed the influence of smoking habits and abstinence before donation on these parameters. Material and methods An observational study was conducted to determine the prevalence of smoking donors, while a prospective cohort study compared conventional hematological and serological parameters and COHb levels at 0, 15, and 30 days after donation in RBCs donated by smokers (N = 31) and nonsmokers (N = 31) and their association with smoking habits and abstinence before donation. Results Of 14,428 blood donations received in 1 year, 5.9% were provided by smokers. Storage over time slightly altered some quality parameters, such as hematocrit, hemoglobin, hemolysis, and COHb levels, in RBC packs. COHb levels were higher in RBC packs from smokers (8%) than from non-smokers (2%), and increased as a function of the number of cigarettes smoked daily and time elapsed since the last cigarette smoked before donation. Lower levels were found in RBC packs from donors who smoked fewer than 20 cigarettes per day or remained abstinent for more than 12h before giving blood. Conclusion Although cigarette smoke had no significant effect on blood quality parameters such as hematocrit, hemoglobin, or hemolysis, it quadrupled COHb levels in packed RBCs. Abstinence from smoking for more than 12h or smoking fewer than 20 cigarettes daily helped decrease COHb levels. Implications Given the increasing prevalence of tobacco use worldwide, we suggest blood banks recommend 12h of tobacco abstinence before donation and analyze COHb levels in donated blood as an approach to reduce risk for high-risk recipients

Resveratrol derivatives as potential treatments for Alzheimer's and Parkinson's disease

Neurodegenerative diseases are characterized by the progressive loss of neurons in different regions of the nervous system. Alzheimer’s disease (AD) and Parkinson’s disease (PD) are the two most prevalent neurodegenerative diseases, and the symptoms associated with these pathologies are closely related to the regions that are most affected by the process of neurodegeneration. Despite their high prevalence, currently, there is no cure or disease-modifying drugs for the treatment of these conditions. In the last decades, due to the need for the development of new treatments for neurodegenerative diseases, several authors have investigated the neuroprotective actions of naturally occurring molecules, such as resveratrol. Resveratrol is a stilbene found in several plants, including grapes, blueberries, raspberries, and peanuts. Studies have shown that resveratrol presents neuroprotective actions in experimental models of AD and PD, however, its clinical application is limited due to its rapid metabolism and low bioavailability. In this context, studies have proposed that structural changes in the resveratrol molecule, including glycosylation, alkylation, halogenation, hydroxylation, methylation, and prenylation could lead to the development of derivatives with enhanced bioavailability and pharmacological activity. Therefore, this review article aims to discuss how resveratrol derivatives could represent viable molecules in the search for new drugs for the treatment of AD and PD

Kinin B1 receptor deficiency protects mice fed by cafeteria diet from abnormal glucose homeostasis

The kallikrein–kinin system has been implicated in body weight and glucose homeostasis. Their major effectors act by binding to the kinin B2 and B1 receptors. It was assessed the role of the kinin B1 receptor in weight and glucose homeostasis in B1 receptor knockout mice (B1RKO) subjected to a cafeteria diet (CAF). Wild-type (WT) and B1RKO male mice (C57BL/6 background; 8 weeks old) were fed a standard diet (SD) or CAF for 14 weeks, ad libitum, and four groups were formed: WT-SD; B1RKO-SD; WT-CAF; B1RKO-CAF. Body weight and food intake were assessed weekly. It was performed glucose tolerance (GTT) and insulin tolerance tests (ITT), and HOMA-IR, HOMA-β and HOMA-β* 1/HOMA-IR were calculated. Islets from WT and B1RKO were isolated in order to measure the insulin secretion. Western blot was used to assess the hepatic AKT phosphorylation and qPCR to assess gene expression. CAF induced a higher body mass gain in B1RKO compared to WT mice. CAF diet increased epididymal fat depot mass, hepatic fat infiltration and hepatic AKT phosphorylation in both genotypes. However, B1RKO mice presented lower glycemic response during GTT when fed with CAF, and a lower glucose decrease in the ITT. This higher resistance was overcomed with higher insulin secretion when stimulated by high glucose, resulting in higher glucose uptake in the GTT when submitted to CAF, despite lower insulin sensitivity. Islets from B1RKO delivered 4 times more insulin in 3-month-old mice than islets from WT. The higher insulin disposition index and high insulin delivery of B1RKO can explain the decreased glucose excursion during GTT. In conclusion, CAF increased the β-cell function in B1RKO mice, compensated by the diet-induced insulin resistance and resulting in a healthier glycemic response despite the higher weight gain

Identificação de possíveis mecanismos envolvidos na ação da progesterona sobre o hipotálamo e o bulbo olfatório de ratas Wistar submetidas ao teste do nado forçado

A depressão é um transtorno comportamental com uma alta prevalência na população, a qual é maior nas mulheres do que nos homens. Estudos prévios mostraram que a administração de baixas doses de progesterona em ratas em diestro tem um efeito antidepressivo no teste do nado forçado. A depressão está associada com a neurodegeneração e a morte celular em alguns circuitos cerebrais, e a progesterona é um esteróide neuroprotetor que poderia prevenir ao menos parcialmente essa neurodegeneração. A fisiopatologia da depressão também envolve os sistemas GABAérgico e serotoninérgico, e ambos poderiam ter seu funcionamento modulado pela progesterona. Os animais de laboratório são constantemente expostos a vários tipos de estressores na rotina de laboratório, e o estresse poderia ser um fator de interferência em estudos comportamentais. O objetivo desse estudo foi verificar o efeito da progesterona na expressão protéica e na ativação da Akt e da Erk, e na expressão da caspase-3, SERT e na subunidade α4 do receptor GABAA no hipotálamo e no bulbo olfatório de ratas em diestro submetidas ao teste do nado forçado. No primeiro experimento, fêmeas em diestro (n= 8/grupo) foram randomicamente selecionadas para receber uma injeção diária de progesterona (0,4mg/kg i.p.) ou veículo durante dois ciclos estrais regulares e completos (8-10 dias). No dia do experimento, os animais foram eutanasiados 30 min após o teste do nado forçado, e foram avaliadas a expressão das proteínas Akt, Erk, caspase-3, SERT e da subunidade α4 do receptor GABAA no hipotálamo e no bulbo olfatório. No segundo experimento, ratos machos e fêmeas ovariectomizadas (n= 6/grupo) foram expostos ao estresse agudo e crônico ocasionado pela manipulação e pela administração de veículo ou progesterona (0,4mg/kg i.p.), e os níveis séricos de corticosterona, prolactina e progesterona foram avaliados. A progesterona reduziu a expressão da procaspase-3 no hipotálamo, mas não alterou a ativação da Akt e da Erk, bem como a expressão do SERT nessa estrutura. A progesterona não mudou a ativação e a expressão dessas proteínas no bulbo olfatório. O tratamento aumentou a expressão da subunidade α4 no hipotálamo, e também alterou a expressão dessa subunidade no bulbo olfatório, aumentando a expressão dessa subunidade no hemisfério direito e diminuindo no hemisfério esquerdo, criando uma assimetria na expressão dessa subunidade. Não houve correlação significativa entre a expressão dessas proteínas e o comportamento de imobilidade desses animais no teste do nado forçado. No segundo experimento, verificamos uma diferença de sexo na secreção de corticosterona no experimento agudo, de forma que as fêmeas apresentaram níveis séricos de corticosterona maiores do que os machos. Ainda, a exposição crônica aos estressores reduziu a corticosterona sérica e aumentou a prolactina sérica nas fêmeas em relação ao experimento agudo, sem ocasionar alterações na secreção desses hormônios nos machos. Em suma, nossos resultados sugerem que o efeito neuroprotetor da progesterona no hipotálamo através da redução na expressão da procaspase-3 poderia estar envolvido no efeito antidepressivo da progesterona em fêmeas em diestro. O receptor GABAA é outra via paralela de ação da progesterona, e a modulação da expressão da subunidade α4 no hipotálamo e no bulbo olfatório também pode estar relacionada com seu efeito antidepressivo. Existem diferenças na resposta neuroendócrina ao estresse ocasionado por procedimentos laboratoriais de rotina, e esse fato deve ser levado em conta na interpretação dos resultados oriundos da experimentação animal.Depression is a mood disorder with a high prevalence in the population, which is higher in women than in men. Previous studies showed that the chronic administration of low doses of progesterone in diestrus female rats has an antidepressive effect in the forced swimming test (FST). Depression is associated with the neurodegeneration and the cell death of some brain circuits and progesterone is a neuroprotective steroid that could at least partially prevent this neurodegeneration. Also, the physiopathology of depression involves the GABAergic and serotoninergic systems, and both of them could be functionally modulated by progesterone. The laboratory animals are constantly exposed to several kinds of stressors in the laboratory routine, and stress could be an interfering factor in behavioral studies. The aim of this study was to verify the effect of progesterone in the protein expression and activation of Akt and Erk and the expression of caspase-3, SERT and GABAA receptor α4 subunit in the hypothalamus and in the olfactory bulb of diestrus female rats exposed to the forced swimming test (FST). In the first experiment, diestrus female rats (n = 8/group) were randomly selected to receive a daily injection of progesterone (0.4mg/kg i.p.) or vehicle, during two complete female estrous cycles (8-10 days). On the experiment day, the animals were euthanized 30 min after the FST, and we evaluated the protein expression of Akt, Erk, caspase-3, SERT and GABAA α4 subunit in the hypothalamus and in the olfactory bulb. In the second experiment, male and ovariectomized female rats (n = 6/group) were acute and chronically exposed to the manipulation and the injection stress caused by the administration of vehicle or progesterone (0.4mg/kg i.p.), and the serum levels of corticosterone, prolactin and progesterone were evaluated. Progesterone decreased the expression of procaspase-3 in the hypothalamus, but did not change the activation of Akt and Erk and the expression of SERT in this area. Progesterone did not change the activation and the expression of these proteins in the olfactory bulb. The treatment increased the expression of α4 subunit in the hypothalamus, and also changed the expression of this subunit in the olfactory bulb, increasing the expression of this subunit in the right hemisphere and decreasing this expression in the left hemisphere, creating an asymmetry in the expression of this subunit. There was not significant correlation between the expression of these proteins and the immobility behavior of these animals in the FST. In the second experiment, there was a sex difference in the seric levels of corticosterone in the acute experiment, with females showing higher levels of corticosterone than males. Also, the chronic exposure to the stressors decreased the seric levels of corticosterone and increased the seric levels of prolactin in females in relation to the acute experiment, but not in males. In summary, our results suggest that the neuroprotective effect in the hypothalamus through the reduction in the expression of procaspase-3 could be involved in the antidepressive effect of progesterone in diestrus females. The GABAA receptor is another target for the action of progesterone, and the modulation of the expression of α4 subunit in the hypothalamus and in the olfactory bulb could also be related do the antidepressive effect of progesterone in the FST. There are sex differences in the neuroendocrine response to the stress generated by routine laboratory proceedings and this should be taken in consideration in the interpretation of results involving animal experimentation

Efeitos neuroprotetores do 4'-clorodiazepam em modelos experimentais de Doença de Alzheimer in vitro e sobre o desenvolvimento neuronal

O aumento da expectativa de vida da população mundial tem se associado com uma maior prevalência de doenças neurodegenerativas. A Doença de Alzheimer (DA) é a doença neurodegenerativa mais comum e a principal causa de demência em indivíduos com mais de 60 anos, sendo caracterizada por um declínio progressivo na memória e função mental dos pacientes. Esses sintomas são acompanhados por alterações histopatológicas no cérebro desses indivíduos, incluindo a presença de uma grande quantidade de placas senis, formadas pela deposição do peptídeo beta-amiloide (Aβ), e de emaranhados neurofibrilares formados pela hiperfosforilação da proteína Tau. Estudos indicam que a deposição do Aβ é uma das principais responsáveis pelo desenvolvimento da DA, causando dano neuronal através da ativação de várias vias pró-apoptóticas e dando origem aos sintomas de demência típicos dessa doença. Até o momento, não existem tratamentos eficazes para o combate à DA, de forma que a maior parte das intervenções farmacológicas é destinada apenas ao tratamento de alguns de seus sintomas. A proteína translocadora (TSPO) se localiza em pontos de contato entre as membranas mitocondriais interna e externa e está relacionada com o transporte de colesterol para o interior da mitocôndria e com a regulação da esteroidogênese e da apoptose. Estudos mostram que ligantes da TSPO apresentam efeitos neuroprotetores em diferentes modelos experimentais de lesão cerebral e doenças neurodegenerativas. Especificamente em relação à DA, um estudo indicou que o 4’-clorodiazepam (4’-CD), um ligante da TSPO, apresenta efeitos neuroprotetores em um modelo animal dessa doença, sendo um possível candidato para o seu tratamento. Dessa forma, o objetivo desse estudo foi verificar o efeito neuroprotetor do 4’-CD em diferentes modelos in vitro de toxicidade induzida pelo Aβ, além de seus efeitos sobre o desenvolvimento de neurônios hipocampais. Inicialmente, demonstramos que o 4’-CD reduziu a morte celular de células SH-SY5Y expostas a um modelo de toxicidade induzida pela administração de Aβ. Esses efeitos estiveram associados com a redução da expressão da proteína pró-apoptótica Bax e com um aumento da expressão da survivina, uma proteína anti-apoptótica. A expressão das proteínas Bcl-xl e procaspase-3, por outro lado, não foi alterada pelos tratamentos. Posteriormente, estudamos os efeitos neuroprotetores do 4’-CD contra a toxicidade induzida pela administração do Aβ em culturas organotípicas de hipocampo. Nesses experimentos, foi demonstrado que o 4’-CD reduz a morte celular de culturas organotípicas de hipocampo expostas ao Aβ através de um aumento na expressão da enzima SOD, sem alterar, no entanto, a expressão das proteínas Akt e procaspase-3. Por fim, foi avaliado o efeito do 4’-CD sobre o desenvolvimento de culturas primárias de neurônios hipocampais de camundongos machos e fêmeas. Foi observado que as culturas de neurônios hipocampais das fêmeas apresentaram um desenvolvimento mais rápido do que as dos machos. O 4’-CD acelerou a maturação e aumentou a ramificação neurítica dos neurônios hipocampais dos machos, mas não exerceu qualquer efeito sobre os neurônios das fêmeas. Em suma, foi observado que o 4’-CD apresenta efeitos neuroprotetores contra o Aβ em células SH-SY5Y e em culturas organotípicas do hipocampo, apresentando-se como um fármaco em potencial para o tratamento da DA. Além disso, foi observado que o 4’-CD exerceu um efeito dependente do sexo sobre o desenvolvimento de culturas primárias de neurônios hipocampais, estimulando o desenvolvimento e a ramificação neurítica de neurônios hipocampais de machos, mas não de fêmeas.The increase in life expectancy of the world population has been associated with a higher prevalence of neurodegenerative diseases. The Alzheimer’s Disease (AD) is the most common neurodegenerative disorder and the main cause of dementia among people over 60 years, being characterized by a progressive decline in the memory and mental function of the patients. These symptoms are associated with histopathological changes in the brain of these patients, including the presence of senile plaques, formed by the deposition of amyloid-beta (Aβ), and neurofibrillary tangles, which are related to the hyperphosphorylation of Tau protein. Studies indicate that Aβ deposition is a major contributor to AD progression, promoting neuronal damage through the activation of different pro-apoptotic pathways and giving rise to the typical dementia symptoms of this disease. To date, there are no effective treatments for AD, so that most of the pharmacological intervention is intended for the treatment of some of its symptoms. The translocator protein (TSPO) is located in contact sites between the outer and the inner mitochondrial membranes and is involved in the cholesterol transport into the mitochondria and in the regulation of steroidogenesis and apoptosis. Studies show that TSPO ligands present neuroprotective effects in different experimental models of brain injury and neurodegenerative diseases. Specifically regarding AD, a study indicated that 4’-chlorodiazepam (4’-CD), a TSPO ligand, is neuroprotective in an animal model of this disease, being a possible candidate for its treatment. Therefore, the aim of this study was to evaluate the neuroprotective effect of 4’-CD in different experimental models of Aβ- induced neurotoxicity in vitro, as well as its effects on the development of hipocampal neurons. First, it was demonstrated that 4’-CD decreased the cell death of SH-SY5Y cells exposed to the Aβ. This effect was associated with the inhibition of the Aβ-induced upregulation of Bax, a pro-apoptotic protein, and downregulation of survivin, a prosurvival protein. On the other hand, the expression of Bcl-xl and procaspase-3 was not change by the treatments. After, it was studied the neuroprotective effects of 4’-CD against Aβ in organotypic hipocampal cultures. In these experiments, it was shown that 4’-CD decreases the cell death of organotypic hippocampal slices exposed to the Aβ by increasing the protein expression of SOD, but without changing the expression of Akt and procaspase-3. Finally, due to the importance of the processes of neuronal development and maturation in the regeneration of CNS after injury, it was evaluated the effect of 4’-CD on the development of primary hippocampal neurons of male and female mice. It was observed that female primary hippocampal neurons presented an increased rate of development than male neurons. 4’-CD stimulated the development and increased the neuritic branching of male but not from female neurons. In summary, it was observed that 4’-CD presented a neuroprotective effect against Aβ in SH-SY5Y cells and in rat organotypical hippocampal slices, presenting itself as a promising agent for the treatment of AD. Also, it was observed that 4’-CD modulates the development of hippocampal neurons in a sex-dependent manner, stimulating the development of male but not from female cells

Efeitos neuroprotetores do 4'-clorodiazepam em modelos experimentais de Doença de Alzheimer in vitro e sobre o desenvolvimento neuronal

O aumento da expectativa de vida da população mundial tem se associado com uma maior prevalência de doenças neurodegenerativas. A Doença de Alzheimer (DA) é a doença neurodegenerativa mais comum e a principal causa de demência em indivíduos com mais de 60 anos, sendo caracterizada por um declínio progressivo na memória e função mental dos pacientes. Esses sintomas são acompanhados por alterações histopatológicas no cérebro desses indivíduos, incluindo a presença de uma grande quantidade de placas senis, formadas pela deposição do peptídeo beta-amiloide (Aβ), e de emaranhados neurofibrilares formados pela hiperfosforilação da proteína Tau. Estudos indicam que a deposição do Aβ é uma das principais responsáveis pelo desenvolvimento da DA, causando dano neuronal através da ativação de várias vias pró-apoptóticas e dando origem aos sintomas de demência típicos dessa doença. Até o momento, não existem tratamentos eficazes para o combate à DA, de forma que a maior parte das intervenções farmacológicas é destinada apenas ao tratamento de alguns de seus sintomas. A proteína translocadora (TSPO) se localiza em pontos de contato entre as membranas mitocondriais interna e externa e está relacionada com o transporte de colesterol para o interior da mitocôndria e com a regulação da esteroidogênese e da apoptose. Estudos mostram que ligantes da TSPO apresentam efeitos neuroprotetores em diferentes modelos experimentais de lesão cerebral e doenças neurodegenerativas. Especificamente em relação à DA, um estudo indicou que o 4’-clorodiazepam (4’-CD), um ligante da TSPO, apresenta efeitos neuroprotetores em um modelo animal dessa doença, sendo um possível candidato para o seu tratamento. Dessa forma, o objetivo desse estudo foi verificar o efeito neuroprotetor do 4’-CD em diferentes modelos in vitro de toxicidade induzida pelo Aβ, além de seus efeitos sobre o desenvolvimento de neurônios hipocampais. Inicialmente, demonstramos que o 4’-CD reduziu a morte celular de células SH-SY5Y expostas a um modelo de toxicidade induzida pela administração de Aβ. Esses efeitos estiveram associados com a redução da expressão da proteína pró-apoptótica Bax e com um aumento da expressão da survivina, uma proteína anti-apoptótica. A expressão das proteínas Bcl-xl e procaspase-3, por outro lado, não foi alterada pelos tratamentos. Posteriormente, estudamos os efeitos neuroprotetores do 4’-CD contra a toxicidade induzida pela administração do Aβ em culturas organotípicas de hipocampo. Nesses experimentos, foi demonstrado que o 4’-CD reduz a morte celular de culturas organotípicas de hipocampo expostas ao Aβ através de um aumento na expressão da enzima SOD, sem alterar, no entanto, a expressão das proteínas Akt e procaspase-3. Por fim, foi avaliado o efeito do 4’-CD sobre o desenvolvimento de culturas primárias de neurônios hipocampais de camundongos machos e fêmeas. Foi observado que as culturas de neurônios hipocampais das fêmeas apresentaram um desenvolvimento mais rápido do que as dos machos. O 4’-CD acelerou a maturação e aumentou a ramificação neurítica dos neurônios hipocampais dos machos, mas não exerceu qualquer efeito sobre os neurônios das fêmeas. Em suma, foi observado que o 4’-CD apresenta efeitos neuroprotetores contra o Aβ em células SH-SY5Y e em culturas organotípicas do hipocampo, apresentando-se como um fármaco em potencial para o tratamento da DA. Além disso, foi observado que o 4’-CD exerceu um efeito dependente do sexo sobre o desenvolvimento de culturas primárias de neurônios hipocampais, estimulando o desenvolvimento e a ramificação neurítica de neurônios hipocampais de machos, mas não de fêmeas.The increase in life expectancy of the world population has been associated with a higher prevalence of neurodegenerative diseases. The Alzheimer’s Disease (AD) is the most common neurodegenerative disorder and the main cause of dementia among people over 60 years, being characterized by a progressive decline in the memory and mental function of the patients. These symptoms are associated with histopathological changes in the brain of these patients, including the presence of senile plaques, formed by the deposition of amyloid-beta (Aβ), and neurofibrillary tangles, which are related to the hyperphosphorylation of Tau protein. Studies indicate that Aβ deposition is a major contributor to AD progression, promoting neuronal damage through the activation of different pro-apoptotic pathways and giving rise to the typical dementia symptoms of this disease. To date, there are no effective treatments for AD, so that most of the pharmacological intervention is intended for the treatment of some of its symptoms. The translocator protein (TSPO) is located in contact sites between the outer and the inner mitochondrial membranes and is involved in the cholesterol transport into the mitochondria and in the regulation of steroidogenesis and apoptosis. Studies show that TSPO ligands present neuroprotective effects in different experimental models of brain injury and neurodegenerative diseases. Specifically regarding AD, a study indicated that 4’-chlorodiazepam (4’-CD), a TSPO ligand, is neuroprotective in an animal model of this disease, being a possible candidate for its treatment. Therefore, the aim of this study was to evaluate the neuroprotective effect of 4’-CD in different experimental models of Aβ- induced neurotoxicity in vitro, as well as its effects on the development of hipocampal neurons. First, it was demonstrated that 4’-CD decreased the cell death of SH-SY5Y cells exposed to the Aβ. This effect was associated with the inhibition of the Aβ-induced upregulation of Bax, a pro-apoptotic protein, and downregulation of survivin, a prosurvival protein. On the other hand, the expression of Bcl-xl and procaspase-3 was not change by the treatments. After, it was studied the neuroprotective effects of 4’-CD against Aβ in organotypic hipocampal cultures. In these experiments, it was shown that 4’-CD decreases the cell death of organotypic hippocampal slices exposed to the Aβ by increasing the protein expression of SOD, but without changing the expression of Akt and procaspase-3. Finally, due to the importance of the processes of neuronal development and maturation in the regeneration of CNS after injury, it was evaluated the effect of 4’-CD on the development of primary hippocampal neurons of male and female mice. It was observed that female primary hippocampal neurons presented an increased rate of development than male neurons. 4’-CD stimulated the development and increased the neuritic branching of male but not from female neurons. In summary, it was observed that 4’-CD presented a neuroprotective effect against Aβ in SH-SY5Y cells and in rat organotypical hippocampal slices, presenting itself as a promising agent for the treatment of AD. Also, it was observed that 4’-CD modulates the development of hippocampal neurons in a sex-dependent manner, stimulating the development of male but not from female cells

Identificação de possíveis mecanismos envolvidos na ação da progesterona sobre o hipotálamo e o bulbo olfatório de ratas Wistar submetidas ao teste do nado forçado

A depressão é um transtorno comportamental com uma alta prevalência na população, a qual é maior nas mulheres do que nos homens. Estudos prévios mostraram que a administração de baixas doses de progesterona em ratas em diestro tem um efeito antidepressivo no teste do nado forçado. A depressão está associada com a neurodegeneração e a morte celular em alguns circuitos cerebrais, e a progesterona é um esteróide neuroprotetor que poderia prevenir ao menos parcialmente essa neurodegeneração. A fisiopatologia da depressão também envolve os sistemas GABAérgico e serotoninérgico, e ambos poderiam ter seu funcionamento modulado pela progesterona. Os animais de laboratório são constantemente expostos a vários tipos de estressores na rotina de laboratório, e o estresse poderia ser um fator de interferência em estudos comportamentais. O objetivo desse estudo foi verificar o efeito da progesterona na expressão protéica e na ativação da Akt e da Erk, e na expressão da caspase-3, SERT e na subunidade α4 do receptor GABAA no hipotálamo e no bulbo olfatório de ratas em diestro submetidas ao teste do nado forçado. No primeiro experimento, fêmeas em diestro (n= 8/grupo) foram randomicamente selecionadas para receber uma injeção diária de progesterona (0,4mg/kg i.p.) ou veículo durante dois ciclos estrais regulares e completos (8-10 dias). No dia do experimento, os animais foram eutanasiados 30 min após o teste do nado forçado, e foram avaliadas a expressão das proteínas Akt, Erk, caspase-3, SERT e da subunidade α4 do receptor GABAA no hipotálamo e no bulbo olfatório. No segundo experimento, ratos machos e fêmeas ovariectomizadas (n= 6/grupo) foram expostos ao estresse agudo e crônico ocasionado pela manipulação e pela administração de veículo ou progesterona (0,4mg/kg i.p.), e os níveis séricos de corticosterona, prolactina e progesterona foram avaliados. A progesterona reduziu a expressão da procaspase-3 no hipotálamo, mas não alterou a ativação da Akt e da Erk, bem como a expressão do SERT nessa estrutura. A progesterona não mudou a ativação e a expressão dessas proteínas no bulbo olfatório. O tratamento aumentou a expressão da subunidade α4 no hipotálamo, e também alterou a expressão dessa subunidade no bulbo olfatório, aumentando a expressão dessa subunidade no hemisfério direito e diminuindo no hemisfério esquerdo, criando uma assimetria na expressão dessa subunidade. Não houve correlação significativa entre a expressão dessas proteínas e o comportamento de imobilidade desses animais no teste do nado forçado. No segundo experimento, verificamos uma diferença de sexo na secreção de corticosterona no experimento agudo, de forma que as fêmeas apresentaram níveis séricos de corticosterona maiores do que os machos. Ainda, a exposição crônica aos estressores reduziu a corticosterona sérica e aumentou a prolactina sérica nas fêmeas em relação ao experimento agudo, sem ocasionar alterações na secreção desses hormônios nos machos. Em suma, nossos resultados sugerem que o efeito neuroprotetor da progesterona no hipotálamo através da redução na expressão da procaspase-3 poderia estar envolvido no efeito antidepressivo da progesterona em fêmeas em diestro. O receptor GABAA é outra via paralela de ação da progesterona, e a modulação da expressão da subunidade α4 no hipotálamo e no bulbo olfatório também pode estar relacionada com seu efeito antidepressivo. Existem diferenças na resposta neuroendócrina ao estresse ocasionado por procedimentos laboratoriais de rotina, e esse fato deve ser levado em conta na interpretação dos resultados oriundos da experimentação animal.Depression is a mood disorder with a high prevalence in the population, which is higher in women than in men. Previous studies showed that the chronic administration of low doses of progesterone in diestrus female rats has an antidepressive effect in the forced swimming test (FST). Depression is associated with the neurodegeneration and the cell death of some brain circuits and progesterone is a neuroprotective steroid that could at least partially prevent this neurodegeneration. Also, the physiopathology of depression involves the GABAergic and serotoninergic systems, and both of them could be functionally modulated by progesterone. The laboratory animals are constantly exposed to several kinds of stressors in the laboratory routine, and stress could be an interfering factor in behavioral studies. The aim of this study was to verify the effect of progesterone in the protein expression and activation of Akt and Erk and the expression of caspase-3, SERT and GABAA receptor α4 subunit in the hypothalamus and in the olfactory bulb of diestrus female rats exposed to the forced swimming test (FST). In the first experiment, diestrus female rats (n = 8/group) were randomly selected to receive a daily injection of progesterone (0.4mg/kg i.p.) or vehicle, during two complete female estrous cycles (8-10 days). On the experiment day, the animals were euthanized 30 min after the FST, and we evaluated the protein expression of Akt, Erk, caspase-3, SERT and GABAA α4 subunit in the hypothalamus and in the olfactory bulb. In the second experiment, male and ovariectomized female rats (n = 6/group) were acute and chronically exposed to the manipulation and the injection stress caused by the administration of vehicle or progesterone (0.4mg/kg i.p.), and the serum levels of corticosterone, prolactin and progesterone were evaluated. Progesterone decreased the expression of procaspase-3 in the hypothalamus, but did not change the activation of Akt and Erk and the expression of SERT in this area. Progesterone did not change the activation and the expression of these proteins in the olfactory bulb. The treatment increased the expression of α4 subunit in the hypothalamus, and also changed the expression of this subunit in the olfactory bulb, increasing the expression of this subunit in the right hemisphere and decreasing this expression in the left hemisphere, creating an asymmetry in the expression of this subunit. There was not significant correlation between the expression of these proteins and the immobility behavior of these animals in the FST. In the second experiment, there was a sex difference in the seric levels of corticosterone in the acute experiment, with females showing higher levels of corticosterone than males. Also, the chronic exposure to the stressors decreased the seric levels of corticosterone and increased the seric levels of prolactin in females in relation to the acute experiment, but not in males. In summary, our results suggest that the neuroprotective effect in the hypothalamus through the reduction in the expression of procaspase-3 could be involved in the antidepressive effect of progesterone in diestrus females. The GABAA receptor is another target for the action of progesterone, and the modulation of the expression of α4 subunit in the hypothalamus and in the olfactory bulb could also be related do the antidepressive effect of progesterone in the FST. There are sex differences in the neuroendocrine response to the stress generated by routine laboratory proceedings and this should be taken in consideration in the interpretation of results involving animal experimentation

Astrocytes as a target for neuroprotection: Modulation by progesterone and dehydroepiandrosterone

Stroke and traumatic injuries of the brain and spinal cord are major public health issues. In the last few decades, hundreds of clinical trials with patients suffering from these conditions have been done, however, most of them had not succeeded and there is still the need to develop more effective treatments for these conditions. Astrocytes play critical roles in the development, function and survival of neurons in the central nervous system. These cells are implicated in the pathophysiology and in the response to several neuropathological conditions and may represent potential cell targets for neuroprotective strategies. Progesterone and dehydroepiandrosterone (DHEA) are neuroactive steroids that modulate neuronal and astroglial function and have neuroprotective effects in different experimental models, being potential candidates to the development of new therapeutic approaches for brain and spinal cord injuries. The aim of this review is to discuss the role of astrocytes in the pathophysiology of brain and spinal cord injuries and how they could be modulated by progesterone and DHEA for the treatment of these conditions.Bruno D. Arbo received a scholarship from Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) and a scholarship from Ciências sem Fronteiras. Maria Flávia M. Ribeiro received a CNPq 2 Researcher Productivity Grant