Roberto De Pasquale.

O envelhecimento é um processo natural e irreversível de todo ser vivo. O sistema nervoso que envelhece passa por uma série de modificações que o predispõe às alterações patológicas que incluem déficit na memória explícita. Com esse tipo de memória sendo prejudicado, boa parte das funções cognitivas do indivíduo também serão afetadas. Assim sendo, o conhecimento sobre os mecanismos fisiológicos e celulares relacionados com essas alterações é de grande importância para desenvolver nova estratégias terapêuticas. A formação de traços de memória explícita baseia-se sobre as funções neurais do córtex pré-frontal e do lobo temporal medial. Através da plasticidade sináptica, essas regiões reorganizam suas circuitarias, permitindo a consolidação e recuperação das informações adquiridas. Ao longo das últimas décadas, os mecanismos de plasticidade sináptica tem sido amplamente investigado do ponto de vista celular e considerável importância tem sido atribuída para as cascatas da CaMKII, da PKC e da ERK. O objetivo deste projeto é utilizar o camundongo Senescence Accelerated Mouse-Prone ? SAMP-8, que apresenta um envelhecimento acelerado, ao fim de avaliar os efeitos da idade sobre a memória explícita e sobre a plasticidade sináptica a ela relacionada. Por esse fim, o projeto pretende estudar a expressão das proteínas quinases PKC, CaMKII e ERK e das relativas formas fosforiladas no córtex pré-frontal, no lobo temporal e no hipocampo.

A plasticidade sináptica é um fenômeno importante que está na base dos processos de aprendizagem e memória. Nesse contexto, o hipocampo se apresenta como uma região encefálica relevante em diversos tipos de memória e usa a plasticidade para modificar a eficácia das suas conexões durante o processo de formação de traços de memória. Um dos tipos de plasticidade é a spike timing dependent plasticity (STDP), a qual modifica a eficácia das conexões dependendo da coincidência da atividade pré e pós-sináptica. Ela é mediada pela ativação de receptores NMDA, os quais desencadeiam uma cascata de sinalização que promove uma variação no número de receptores na membrana e na densidade de espinhos dendríticos. São essas modificações que permitem que uma sinapse será reforçada ou enfraquecida, e em um nível mais amplo, organizam a dinâmica de circuitos, permitindo os demais processos cognitivos. Tornou-se conhecido que a possibilidade de potenciar uma conexão sináptica depende da presença de neuromoduladores, neurotransmissores capazes de regular os processos de plasticidade - dentre os neuromoduladores mais importantes temos o neurotransmissor serotonina (5-HT). A modulação serotoninérgica é realizada pelos núcleos da rafe, que irrigam grande parte do encéfalo, sendo o hipocampo uma das regiões alvo. Assim, nosso interesse é estudar como a 5-HT regula a STDP na região CA1 do hipocampo, utilizando a técnica de whole cell patch clamp.

Durante o desenvolvimento do sistema nervoso no período pós-natal, as sinapses do córtex pré-frontal (PFC) encontram-se em um período crítico caraterizado por elevada capacidade de potenciação a longo prazo (LTP). Dentro dessa janela temporal, os neurônios do PFC estabelecem muitas novas conexões, desenhando dessa forma a circuitaria neural primordial. O estresse crônico reduz a eficácia da LTP, bem como a proliferação dendrítica e a formação de noves sinapses no PFC. Sabe-se também, que os agentes estressores modificam os efeitos pós-sinápticos da serotonina, um dos moduladores presentes no período crítico e que favorece a LTP nas sinapses excitatórias de regiões límbicas e corticais. Nossa hipótese é que a exposição a estresse na fase pós-natal precoce modifica a modulação serotonérgica das sinapses glutamatérgicas do PFC, reduzindo dessa forma a ocorrência de LTP durante o período crítico, e como resultado dessa exposição as funções do PFC tornar-se-iam deficitárias, predispondo o sistema nervoso ao desenvolvimento de doenças neuropsiquiátricas na idade adulta. O projeto propõe-se a estudar os mecanismos fisiológicos e moleculares que estão na base deste processo, através de técnicas eletrofisiológicas, moleculares e comportamentais.

O estresse está relacionado a gênese de várias doenças, como ansiedade e depressão. Várias alterações ocorrem no sistema nervoso central após a exposição a agentes estressores, como a modulação da liberação de serotonina e cortisol. Estresse durante o período da infância e adolescência pode levar a efeitos permanentes na idade adulta, relacionados ao desenvolvimento de doenças neuropsiquiátricas. Os canais de potássio do tipo TREK-1 têm sido relacionados com a etiologia de doenças relacionadas ao estresse, e animais nocaute para esses canais são resistentes à depressão. TREK-1 se tornou um novo alvo terapêutico para drogas antidepressivas em potencial. As alterações causadas pelo estresse podem estar relacionadas a alterações na expressão e/ou regulação de TREK- 1. Esse projeto pretende primeiro avaliar a expressão de TREK-1 em animais infantes do modelo de separação materna, e em seguida, utilizar técnicas eletrofisiológicas para avaliar como TREK-1 e outros fatores envolvidos no estresse modificam a plasticidade sináptica nas áreas cerebrais responsáveis pela elaboração emotiva e cognitiva do estresse, em animais submetidos a estresse perinatal.

Acredita-se que o estresse oxidativo produzido por espécies de oxigênio reativas (ROS) excessivas esteja na base de certos distúrbios cognitivos ligados à idade e a doenças neurodegenerativas. Uma elevada quantidade de produção de ROS há efeitos negativos sobre a plasticidade sináptica. A plasticidade sináptica é uma propriedade das sinapses nas conexões neurais, e é fundamental para a memória e o processamento da informação, e, consequentemente, para as funções cognitivas. O córtex visual primário é um modelo particularmente adequado para estudar os fenômenos de plasticidade sináptica relacionados à idade. No córtex visual, a possibilidade de variações plásticas é relativamente alta no período critico de maturação das conexões, entretanto esta reduz-se rapidamente na idade adulta. Este perfil de plasticidade idade-dependente é estritamente ligado à la maturação das caraterísticas funcional do córtex visual que são mediadas pela experiência visual. O presente estudo propõe-se a usar animais mutantes, que apresentem pequena produção de ROS, de modo que seja possível investigar a relação entre a plasticidade sináptica e o estresse oxidativo no córtex visual primário.