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O metilglioxal (MG) é um composto dicarbonil, formado a partir de fontes exógenas e endógenas. A taxa de formação do composto depende do metabolismo e tipo celular e pelas condições fisiológicas, sendo, endogenamente, a via glicolítica, a mais importante fonte de produção. Níveis elevados de glicose estão relacionados ao acúmulo de MG no plasma e no líquido cefalorraquidiano (LCR), em doenças como o diabetes mellitus (DM) e a doença de Alzheimer (DA). A alta reatividade do MG leva a modificações de proteínas e outras biomoléculas, gerando produtos finais de glicação avançada (AGEs), apontados como mediadores nessas desordens neurodegenerativas. Além da glicação, outros efeitos resultantes de altos níveis de MG no sistema nervoso central (SNC) são envolvidas na direta modulação da neurotransmissão GABAérgica e glutamatérgica, com evidências sugerindo que os efeitos do MG podem ser relacionados a mudanças comportamentais e disfunção glial. No SNC, os astrócitos são mais suscetíveis ao dano para o estresse dicarbonílico, embora essas células apresentam um sistema glioxalase mais eficiente quando comparado com neurônios, sugerindo um aumento no dano funcional neuronal sob complicações diabéticas e em desordens neurodegenerativas. Em vista disso, o objetivo deste estudo foi avaliar a influência de altas concentrações de MG no SNC. Foi avaliado como a administração intracerebroventricular (ICV) de MG (3 μmol/μL) causa mudanças comportamentais como o declínio cognitivo e ansiedade bem como alterações bioquímicas no hipocampo, soro e LCR. Além disso, nós investigamos a integridade da barreira hematoencefálica (BHE) relacionada às funções astrocitárias no hipocampo.MG induziu, 12 h após a sua administração, um decréscimo na atividade locomotora no campo aberto e efeitos ansiolíticos nos ratos submetidos ao Teste do labirinto em cruz elevado. Subsequentemente, 36 h após a cirurgia ICV, a injeção de MG também induziu prejuízo cognitivo nas memórias de curto e longo prazo, avaliado pela tarefa do reconhecimento de objetos. Foi avaliado também a memória espacial de curto prazo, avaliada pelo teste do Y-maze. Setenta e duas horas após infusão do MG, a captação de glutamato, a atividade da glutamina sintetase e os níveis da glutationa foram diminuídos em relação ao grupo SHAM. Interessantemente, os níveis da proteína astrocitária, S100B, estavam aumentados no LCR, o que foi acompanhado pelo decréscimo na expressão do RNAm da S100B hipocampal, mas não nos níveis da proteína. Não houve mudanças no conteúdo do receptor para AGEs (RAGE). Além disso, nós observamos uma perda na integridade da BHE, avaliada pela entrada do corante azul de Evans blue no tecido cerebral e de albumina no LCR. Além destas alterações, houve decréscimo nos níveis da aquaporina-4 e conexina-43 no tecido hipocampal. A expressão gênica (RNAm) de dois importantes fatores de transcrição da resposta antioxidante, NfkB e Nrf2, não foram alterados no hipocampo. Contudo, a hemeoxigenase-1 (HO-1) foi aumentada no grupo tratado com o MG. Em conjunto, esses dados corroboram com a ideia de que os astrócitos, as principais células responsáveis pelo clearance do MG, são alvos na toxicidade do MG e que a disfunção da BHE induzida por este composto podem contribuir nas alterações cognitivas e comportamentais observadas nesses animais. Isso nos ajuda a melhorar nosso entendimento de como produtos derivados do metabolismo da glicose podem induzir a disfunções cognitivas observadas em pacientes diabéticos bem como em outras condições neurodegenerativas, e uma melhor definição do papel dos astrócitos nas doenças e terapêutica. Methylglyoxal (MG) is a dicarbonyl compound, formed from exogenous and endogenous sources. The formation rate of compound depends on metabolism and cell type and physiological conditions, which the glycolytic pathway represents the most important endogenous production source. Elevated blood glucose levels are related to MG accumulation in plasma and cerebrospinal fluid (CSF) diabetes mellitus and Alzheimer’s disease (AD). The high reactivity of MG leads to modification of proteins and other biomolecules, generating advanced glycation end products (AGEs) appointed as mediators in these neurodegenerative diseases. In addition to protein glycation, other effects resulting from high levels of MG in the central nervous system (CNS) may involve the direct modulation of GABAergic and glutamatergic neurotransmission, with evidence suggesting that the effects of MG may be related to behavioral changes and glial dysfunction. In the CNS, astrocytes are more susceptible to damage of dicarbonyl stress, although they have an improved glyoxalase system when compared to neurons, suggesting an increased neuronal functional damage under diabetic complications and neurodegenerative disorders. In view of this, the aim of this study was evaluating the direct influence of high concentration of MG in the CNS. It was evaluated how intracerebroventricular (ICV) administration (3 μmol/μL) cause behavioral changes, as cognitive decline and anxiety as well as biochemical alterations in the hippocampus, serum and CSF. Furthermore, we investigated the blood-brain barrier (BBB) integrity related to astrocytic functions in the hippocampus. MG induced, 12h after injection, a decrease in locomotor activity in the Open field (OF) and anxiolytic effects in rats submitted to elevated plus-maze (EPM). Subsequently, at 36 h after ICV surgery, MG injection also induced cognitive impairment in both short and long-term memory, as evaluated by novel object recognition tasks, and in short-term spatial memory, as evaluated by the Y-maze test. 72h after infusion of MG, hippocampal glutamate uptake decreased and glutamine synthetase activity and glutathione levels diminished. Interestingly, the astrocytic protein, S100B, was increased in the cerebrospinal fluid, accompanied by decreased hippocampal S100B mRNA expression, without any change in protein content and hippocampal contents of RAGE. In addition, we observed a loss of BBB integrity, as assessed by the entry of Evans dye into brain tissue and albumin in the CSF, as well as a decrease of aquaporin-4 and connexin-43 in hippocampal tissue. The mRNA expressions of two important transcription factors of antioxidant response - NfkB and Nrf2, were not changed. However, hemeoxigenase-1 was upregulated in MG-treated group. Taken together, this data corroborates with the idea that astrocytes, the main cells responsible for MG clearance, are targets of MG toxicity and that BBB dysfunction induced by this compound may contribute to behavioral and cognitive alterations observed in these animals. It helps us an improve our understanding of how this product of glucose metabolism can induce the brain dysfunction observed in diabetic patients, as well as in other neurodegenerative conditions, and further defines the role of astrocytes in disease and therapeutics.

O diabetes melito tipo 1 (DM1) resulta da imunomediada destruição das células beta pancreáticas. Dentre as terapias experimentais vigentes, destaca-se o uso de células estromais mesenquimais (MSCs) transdiferenciadas em células produtoras de insulina (CPIs). Embora existam vários protocolos experimentais de diferenciação em CPIs, sua complexidade, baixa taxa de eficiência e funcionalidade exigem maiores estudos e alterações estratégicas. Assim, o presente estudo teve como objetivo avaliar o potencial terapêutico das MSCs oriundas de tecido adiposo epididimal diferenciadas em CPIs na reversão do DM1 e neuroproteção em ratos Wistar Kyoto (WKY). A primeira fase deste estudo (in vitro) constituiu-se em caracterizar as células estromais mesenquimais adipo-derivadas (ADSCs) e submetê-las a três diferentes protocolos de diferenciação em CPIs. As células expostas ao meio de cultura enriquecido com nicotinamida/exendin-4/activina A apresentaram o melhor perfil secretório, com características endócrinas de CPIs. Na segunda fase in vivo, para avaliação da funcionalidade das CPIs em animais diabéticos induzindos por estreptozotocina, as células foram implantadas em dois sítios distintos: subcapsular renal (SR) e subcutâneo (SC). Após duas semanas de implantação das células, em ambos sítios anatômicos, foi observada uma diminuição da hiperglicemia. Ainda, as células implantadas no sítio SC melhoraram o desempenho cognitivo e a reatividade astroglial hipocampal. Adicionalmente, usando células GFP+, podemos observar a permanência das células implantadas nos diferentes sítios, além da migração para o pâncreas e hipocampo. O desenvolvimento de uma população ainda heterogênea, composta de CPIs, mas também de ADSCs indiferenciadas, poderia ajudar a explicar a redução periférica dos AGEs (por depuração autofágica) e a recuperação do comprometimento cognitivo (por imunomodulação no hipocampo). Juntos, esses dados reforçam a importância das CPIs nas estratégias neuroprotetoras, bem como apontam a importância da via de implante no tratamento do DM1. Paralelamente, estudamos, além da capacidade de transdiferenciação e potencial neuroprotetor, a diferenciação adipogênica ortodoxa das ADSCs se apresentando como ferramenta importante no estudo da expressão, da secreção e da propriedade do tipo adipocina da S100B. Type 1 diabetes mellitus (DM1) is an autoimmune disease characterized by the destruction of insulin-producing pancreatic β cells. Among the current experimental therapies, we highlight the use of transdifferentiated mesenchymal stromal cells (MSCs) into insulin-producing cells (IPCs). Despite the fact that there are several differentiation protocols in IPCs, there is still a need for further study and modification of induction strategies due to long, complex protocols with low efficiency and functionality rates. Thus, the present study aims to evaluate the therapeutic potential of differentiated adipose mesenchymal stromal cells in IPCs in the reversal of DM1 in Wistar Kyoto rats in DM1. The first phase of this study (in vitro) was to characterize adipose-derived stromal cells (ADSCs) and to evaluate the best protocol for their differentiation in IPCs. For this, ADSCs isolated from epididymal adipose tissue of Wistar-Kyoto rats were submitted to three different differentiation protocols. The secretory profile was analyzed and the IPCs differentiated in the presence of nicotinamide / exendin-4 / activin A showed the best secretory profile. The second phase was to assess the functionality of the IPCs in vivo. The cells were implanted in two distinct sites: Subcapsular renal (SR) and Subcutaneous (SC). Finally, we observed that the implantation of IPCs caused a decrease in hyperglycemia after two weeks of implantation in DM1 rats at both implantation regions. The cells implanted in SC improved cognitive impairment (assessed by object recognition) and hippocampal astroglial reactivity (assessed by S100B and GFAP). Using GFP + cell implants, we could observe survival at implant sites, but also cell migration to the pancreas and hippocampus. The presence of undifferentiated ADSCs in our preparation of IPCs could help explain peripheral reduction of AGEs (by autophagic clearance) and recovery of cognitive impairment (by hippocampal immunomodulation). Together, these data reinforce the importance of IPCs in neuroprotective strategies, as well as the logistical importance of the subcutaneous route for its administration in the treatment of DM1. In addition to the neuroprotective potential of ADSCs, they are useful for differentiation into adipocytes and study of S100B expression and secretion, which is being characterized as a new adipokine.

O Diabetes mellitus (DM) é uma desordem metabólica caracterizada principalmente por hiperglicemia crônica. Durante o DM, a atenção está voltada principalmente para doenças que afetam sistemas periféricos, contudo, as complicações do DM podem resultar em danos ao sistema nervoso central (SNC), podendo levar a prejuízos cognitivos. Em vista disso, o objetivo desta tese foi investigar alterações no SNC, particularmente relacionadas às funções astrocitárias e do funcionamento das barreiras encefálicas em modelo animal de DM baseando-se nas alterações periféricas. Além disso, foi analisado o efeito da exendina-4 (EX-4), um agonista dos receptores do peptídeo semelhante ao glucagon (GLP-1), em reverter os parâmetros avaliados. Os resultados observados mostraram prejuízos periféricos e no SNC decorrentes do DM. O DM foi responsável pela excessiva produção de AGEs e alterações em parâmetros periféricos como peso corporal, glicemia, hemoglobina glicada (HbA1c) e peptídeo C. Ao analisar o SNC, observamos prejuízo nas funções cognitivas, em parâmetros astrocitários, disfunções nas barreiras encefálicas e diminuição do conteúdo da subunidade GluN1 do receptor N-metil D-Aspartato (NMDA). O tratamento com EX-4 reverteu o prejuízo cognitivo, o dano nas barreiras encefálicas, a captação de glutamato e o conteúdo de GluN1. No entanto, a EX-4 não teve efeito sobre a glicemia e formação de AGEs. O dano em funções astrocitárias e nas barreiras encefálicas observado no DM pode ser decorrente da ativação de vias de sinalização desencadeadas pelos elevados níveis de AGEs. Da mesma maneira, o prejuízo no comportamento cognitivo provavelmente possa ser atribuído aos danos astrocitários e nas barreiras encefálicas observados no DM. O efeito da EX-4 na melhora cognitiva possivelmente seja devido aos seus efeitos na captação de glutamato, no conteúdo de GluN1 e na recuperação das barreiras do encéfalo. Ainda, os papéis já estabelecidos da EX-4 na ativação de vias de sinalização relacionadas com a aprendizagem e memória e na diminuição da expressão de mediadores inflamatórios, podem ter atenuado os danos causados pela hiperglicemia e pelo acúmulo de AGEs. No entanto, mais estudos são necessários para estabelecer o mecanismo de ação da EX-4 na recuperação dos danos causados pelo DM no SNC. Diabetes mellitus (DM) is a metabolic disorder characterized primarily by chronic hyperglycemia. During the DM, attention is mainly focused on diseases affecting peripheral systems. However, DM complications may result in damage to the central nervous system (CNS), leading to cognitive impairments. In view of this, the aim of this thesis was to investigate changes in the CNS, particularly related to astrocytic functions and the functioning of the brain barriers in animal model of DM relying on the peripheral changes and to analyze the effect of exendin-4 (EX-4), an agonist of glucagon like peptide-1 (GLP-1) receptors, in reversing the parameters evaluated. The observed results showed peripheral and CNS damage resulting from DM. The DM was responsible for the excessive production of AGEs and changes in peripheral parameters such as body weight, blood glucose, glycated hemoglobin (HbA1c) and C-peptide When assessing the CNS, we observed impairment in cognitive functions, astrocytic parameters, dysfunctions in the brain barriers and decrease in N-methyl-D-aspartate (NMDA) GluN1 subunit content. Treatment with EX-4 reversed the cognitive impairment, damage in brain barriers, glutamate uptake and GluN1 content. However, the EX-4 had no effect in the glycemia and ADEs formation. The loss of astrocytic and brain barriers functions observed in DM may be due to the activation of signalling pathways triggered by high levels of AGEs. In addition, impairment in cognitive behavior can probably be attributed to astrocyte and brain barriers damage observed in DM. The effect of EX-4 on the cognitive improvement possibly be due to its effects on glutamate uptake, in the GluN1 content and in the recovery of the brain barriers. In addition, the EX-4 established roles in the activation of signalling pathways associated with learning and memory and in the decrease expression of inflammatory mediators, can attenuate the damage caused by hyperglycemia and by accumulation of AGE. However, further studies are needed to establish the mechanism of EX-4 action in the recovery of damage caused by DM in CNS.

O diabetes mellitus tipo I é uma enfermidade autoimune relacionada com anormalidades genéticas, influenciada por fatores ambientais, que resultam na destruição de células β-pancreáticas, mediadas por células T. O diabetes durante a gravidez aumenta o risco a alterações no sistema nervoso central. O processo de gliogênese é importante para o desenvolvimento e funcionamento do SNC e começa na segunda semana de gestação, em ratos. A glia é composta por astrócitos, oligodendrócitos, células ependimais e microglia. Os astrócitos são as células mais abundantes e responsáveis pela integração do cérebro com o sistema vascular e imunológico, estando relacionados com as funções cognitivas, além de uma importância física e estrutural na barreira hemato-encefálica. Duas proteínas astrocíticas foram estudadas aqui: a proteína glial fibrilar acida e a S100B, uma proteína ligante de cálcio, produzida e secretada por astrócitos. A S100B está envolvida na comunicação neurônio-glia, possuindo propriedades neurotróficas ou neurotóxicas de acordo com a concentração extracelular. A expressão da proteína glial fibrilar ácida é essencial para a estrutura encefálica e para a integridade da barreira hemato-encefálica. Assim avaliamos essas proteínas gliais na prole oriunda de mães diabéticas (PoD) no desenvolvimento corporal e do sistema nervoso central. Foram utilizadas ratas Wistar-Kyoto diabéticas induzidas por estreptozotocina para obtenção da prole. As fêmeas diabéticas induzidas apresentaram ninhadas menores do que o controle, e os filhotes apresentam menor peso ao nascer A hiperglicemia materna induz aumento da produção insulínica no feto, que leva a um quadro de hipoglicemia pós-natal. Os níveis glicêmicos do PoD foram superiores ao controle (PoC) com 1 dia, e inferiores com 21 dias. A mensuração da proteína S100B no soro de animais PoD14 apresentou diminuição em relação ao controle. A S100B no líquor mostrou valores foram maiores no PoD7. Já a S100B no hipocampo mostrou um crescimento progressivo, com diminuição no PoD14 e um aumento no PoD28. Na quantificação da proteína glial fibrilar acida os animais do grupo PoD7 e PoD14 apresentaram valores menores, em seguida os níveis começaram a subir. No teste de campo aberto os animais PoD apresentaram comportamento ansioso. Já no reconhecimento de objetos os ratos PoD exploraram menos o objeto novo, tanto na memória de curta como de longa duração. As mudanças astrogliais observadas nos animais do grupo PoD estão muito provavelmente relacionadas a alterações da plasticidade neuroglial e ao déficit cognitivo observado. The type I diabetes mellitus is an autoimmune disease associated with genetic abnormalities, influenced by environmental factors which result in the destruction of pancreatic β-cells, mediated by T cells. Diabetes during pregnancy increases the risk of changes in the central nervous system. The gliogenesis process is important to the development and functioning of the central nervous system and starts the second week of rat gestation. The glia is composed of astrocytes, oligodendrocytes, ependymal cells and microglia. The astrocytes are more abundant cells and responsible for the integration of the brain with vascular and immune systems, being connected with the cognitive functions, as well as a physical and structural importance of the blood-brain barrier. Two astrocity proteins were studied: glial acidic fribrilar protein and S100B, a binding protein of calcium produced and secreted by astrocytes. S100B is involved in neuron-glia communication, having neurotoxic or neurotrophic properties according to the extracellular concentration. Expression of glial acidic fribrilar protein is essential for brain structure and integrity of the blood-brain barrier. So we evaluated this glial proteins the offspring derived from diabetic mothers (PoD) on body development and central nervous system. Wistar-Kyoto rats with diabetes induced by streptozotocin to obtain offspring. Induced diabetic females had smaller litters then the control, and the offsprig have a lower birth weigth Maternal hyperglycemia induces increased insulin production in the fetus. Blood glucose levels were higher in PoD than the control (PoC) with 1 day and less than 21 days. The measurement of S100B protein in PoD14 animal serum showed a decrease compared to the control. The S100B in cerebrospinal fluid showed values were higher in PoD7. Since S100B in the hippocampus showed a progressive increase with decrease in PoD14 and increase in PoD28. Glial acidic fribrilar protein quantification in animals of PoD7 and PoD14 group showed lower values, and then levels began to rise. In the open field test the PoD animals showed anxious behavior. Since the object recognition (RO) least rats explored the new object in both short and long term memory. Induced diabetic females had smaller litters than the control, and the chicks have a lower birth weight. Maternal hyperglycaemia induces increased insulin production in the fetus, which leads to a postnatal hypoglycemia. The variations observed in the animals of group PoD caused biochemical changes related to astroglial plasticity, which caused cognitive impairment.

O diabetes mellitus é uma doença metabólica caracterizada por níveis elevados de glicose no jejum e está associada com a perda da função cognitiva e um maior risco de desenvolvimento de doenças neurodegenerativas, tais como a Doença de Alzheimer (DA). As complicações do diabetes estão relacionadas com a hiperglicemia, níveis elevados de compostos reativos, como o metilglioxal (MG) e a formação de produtos finais de glicação avançada (do inglês Avanced Glycation End Products - AGEs). Os AGEs e o MG - um aldeído reativo envolvido no estresse dicarbonil e na formação de AGEs – encontram-se elevados em pacientes com diabetes e DA e têm sido sugeridos como mediadores do declínio cognitivo observado nessas patologias. Estudos indicaram que os astrócitos possuem o sistema glioxalase mais efetivo que os neurônios e, portanto, podem proteger os neurônios do estresse dicarbonil. Entretanto, as reações de glicação estão associadas com o prejuízo no funcionamento dos astrócitos, que, desta forma, comprometem a atividade neuronal. Tendo em vista que as reações de glicação estão exacerbadas no diabetes e em doenças neurodegenerativas sugere-se que nestas situações o dano neuronal seja ainda maior. Este trabalho teve como objetivo avaliar a suscetibilidade ao dano induzido pelo MG em culturas de astrócitos e de glioma C6 e examinar o efeito da alta concentração de glicose, do MG e da carboxietil-lisina (CEL), um AGE derivado da reação do MG com a lisina, em parâmetros oxidativos, metabólicos e específicos de astrócitos em fatias de hipocampo in vitro. Além disso, verificar se a administração intracerebroventricular (ICV) de MG causa alterações comportamentais, relacionadas com declínio cognitivo e ansiedade, e alterações bioquímicas em hipocampo, córtex cerebral e líquido cefalorraquidiano (LCR) ex vivo. Em culturas de células observou-se uma alta eficiência do sistema glioxalase em astrócitos em comparação com células C6. O conteúdo de glutationa diminuiu a partir de 1 hora após a exposição ao MG apenas em C6. A captação de glutamato reduziu em astrócitos e aumentou em C6, sendo que este efeito estava relacionado com reações de glicação, mas não com a expressão de transportadores de glutamato analisados. A formação de espécies reativas, a secreção de S100B e o conteúdo da proteína glial fibrilar ácida (GFAP) não foram modificados pelo tratamento com MG nas células estudadas. Em fatias de hipocampo (in vitro) verificou-se que a glicose, o MG e a CEL não alteraram a formação de espécies reativas, a captação de glicose e a atividade da glutamina sintetase. No entanto, a captação de glutamato e a secreção de S100B diminuiram após o tratamento com MG e CEL. Estas mudanças não foram mediadas pela ativação de RAGE e por reações de glicação. A partir do estudo in vivo verificou-se que o MG não causou deficiência nos processos de aprendizagem e memória investigados pelas tarefas de habituação, labirinto em Y e reconhecimento de objetos e não alterou a atividade locomotora dos animais. Contudo, o aumento agudo dos níveis exógenos de MG diminuiu o comportamento do tipo ansiedade, observado através do teste de campo aberto. Em relação às análises ex vivo, o MG induziu alterações persistentes relacionados com a atividade da glioxalase 1, conteúdo de AGEs e captação de glutamato no hipocampo. A formação de espécies reativas, o conteúdo de glutationa, o conteúdo tecidual de GFAP e S100B e a atividade da glutamina sintetase não foram alterados com a administração ICV de MG. É possível concluir que a exposição aguda, in vitro, de fatias de hipocampo ao MG e CEL, mas não à glicose, foi capaz de induzir efeitos semelhantes em fatias de hipocampo, sugerindo que a alta concentração de glicose é tóxica principalmente por elevar a concentração de compostos glicantes, como o MG, e gerar ligações cruzadas com proteínas. O MG foi capaz de induzir prejuízo na captação de glutamato em culturas de astrócitos e fatias de hipocampo, indicando que o MG gera alterações na homestase cerebral através do comprometimento da remoção do glutamato da fenda sináptica, deste modo, contribuindo com as alterações neurológicas relacionadas com o diabetes mellitus. Em suma, as concentrações exógenas de MG e o tempo de exposição a elevadas concentrações deste composto determinam as diferentes características que podem ser observadas em pacientes diabéticos. Diabetes mellitus is a metabolic disease characterized by high fasting-glucose levels and is associated with loss of cognitive function and a higher risk of developing neurodegenerative diseases, such as Alzheimer's disease (AD). Diabetic complications have been associated with hyperglycemia, high levels of reactive compounds, such as methylglyoxal (MG) and advanced glycation end products (AGEs) formation. AGEs and MG - a reactive aldehyde, involved in dicarbonyl stress and AGEs formation - are elevated in diabetes and AD and have been suggested as mediators of cognitive decline observed in these pathologies. Astrocytes are impaired to glycation processes, although, they have an improved glyoxalase system compared to neurons that protect them from dicarbonyl stress, suggesting that damage to neuronal functions could be increased under diabetes and neurodegenerative diseases. This study aimed to evaluate the susceptibility of astrocytes and C6 glioma cells cultures to MG damage and to examine the effect of high glucose, MG and carboxyethyllysine (CEL), a MG-derived AGE of lysine, on oxidative, metabolic and astrocyte-specific parameters in hippocampal slices in vitro. Furthermore, verify if intracerebroventricular (ICV) administration of MG cause behavioral changes, related to cognitive decline and anxiety, and biochemical alterations in the hippocampus, cerebral cortex and cerebrospinal fluid ex vivo. Since our cultures studies we observed a high efficiency of the glyoxalase system in astrocytes compared to C6 cells. The content of glutathione decreased from 1 hour after MG exposure only in C6 cells. Glutamate uptake was decreased in astrocytes and increased in C6 cells and this effect is related to glycation processes, but not to glutamate transporters expression. The reactive species formation, S100B secretion and glial fibrillary acidic protein (GFAP) content were not modified by MG treatment in either culture studied. With hippocampal slices inbucation (in vitro) it was found that glucose, MG and CEL did not alter reactive species formation, glucose uptake or glutamine synthetase activity. However, glutamate uptake and S100B secretion were decreased after MG and CEL exposure. RAGE activation and glycation reactions did not mediate these changes. From in vivo research it was found that MG did not cause impairment in learning-memory processes investigated by habituation, Y-maze and object recognition tasks and did not alter locomotion behavior of animals. However, the acute increase of MG exogenous levels reduced anxiety-related behavior evaluated in the open field test. Ex vivo findings support that MG induced persistent alterations related to glyoxalase 1 activity, AGEs content and glutamate uptake in hippocampus. The reactive species formation, glutathione content, GFAP and S100B content, as well as glutamine synthetase activity were not altered by MG ICV administration. It is possible conclude that acute MG and CEL exposure, but not glucose, were able to induce similar effects on hippocampal slices in vitro, suggesting that conditions of high glucose concentrations are primarily toxic by elevate the rates of these glycation compounds, as MG, and generate protein cross-links. MG-induced astrocyte glutamate uptake impairment was seen in astrocyte cultures and hippocampal slices, indicating that MG produces changes in brain homeostasis by the impairment of glutamate removal of the synaptic cleft, thus contributing to neurological changes related to diabetes mellitus. The exogenous concentrations of MG and the time of exposure to high concentrations of this compound determine the different features that can be seen in diabetic patients.

O metilglioxal é um composto dicarbonil - extremamente reativo, que está envolvido na patogênese de diversas doenças, como diabetes mellitus e doença de Alzheimer. Sua citotoxicidade é atribuída principalmente à formação dos produtos finais de glicação avançada (AGEs, do inglês Advanced Glycation End Products). Apesar da disfunção astroglial parecer estar envolvida no surgimento de doenças neurodegenerativas – dentre elas a demência microvascular e a doença de Alzheimer, o efeito do metilglioxal sobre as funções desta célula foi pouco abordado. O objetivo deste estudo foi investigar o efeito do metilglioxal, em curto (1 hora e 3 horas) e longo prazo (24 horas), sobre o metabolismo energético, parâmetros de estresse oxidativo e astrogliais em células de glioma C6. O metilglioxal não foi capaz de alterar a morte e viabilidade celular em nenhum dos momentos até 24 horas de exposição. A secreção de S100B, um marcador de ativação astroglial, não foi alterada. Além disso, a incubação com metilglioxal mostrou-se capaz de aumentar a produção de espécies reativas e reduzir o conteúdo intracelular de glutationa (GSH) em 1 e 24 horas. Observou-se também aumento do conteúdo extracelular de GSH e da captação de glutamato em 1 hora, seguido por uma diminuição desses parâmetros em 24 horas. Verificou-se aumento da captação de glicose e da oxidação de glicose e de glicina a CO2 em 1 hora e aumento da conversão de glicose e de glicina a lipídios em 3 horas e em 1 hora, respectivamente. Já a síntese protéica a partir de glicina diminuiu em 1 e 3 horas. A oxidação de lactato a CO2 não foi alterada nos períodos estudados. Verificou-se que a atividade das enzimas glioxalase I e II estava diminuída em 24 horas de exposição ao metilglioxal, efeito que foi acompanhado de um aumento na quantidade de AGEs. Juntos, estes resultados fornecem evidência de que o metilglioxal prejudica o funcionamento das células astrogliais C6 através de alterações no metabolismo energético, no perfil oxidativo, do dano ao sistema glioxalase e do aumento do conteúdo de AGEs. Em períodos de maior exposição ao metilglioxal, as alterações observadas neste estudo poderiam ser exacerbadas, gerando um maior aumento da quantidade de metilglioxal intracelular e, assim, contribuindo com o surgimento ou agravamento de doenças neurodegenerativas. Methylglyoxal is a dicarbonyl compound - extremely reactive, which is involved in the pathogenesis of several diseases, such as diabetes mellitus and Alzheimer's disease. Its cytotoxicity is mainly attributed to the formation of Advanced Glycation End Products (AGEs). Although, astroglial dysfunction seems to be involved in the onset of neurodegenerative diseases – such as microvascular dementia and Alzheimer's disease, the effect of methylglyoxal on the functions of this cell was a few times addressed. The aim of this study was to investigate the effect of methylglyoxal, in short (1 h and 3 h) and long term (24 h) on energy metabolism, oxidative stress and astroglial parameters in C6 cells. Methylglyoxal was not able to change the cell viability and cell death up to 24 h of exposure. Secretion of S100B, a marker of astroglial activation, was not altered. Furthermore, incubation with methylglyoxal was able to increase ROS formation and reduce the intracellular content of glutathione (GSH) at 1 and 24 h. We also observed increase in extracellular GSH levels and glutamate uptake in 1 h, followed by a decrease in these parameters in 24 h. We found increase in glucose uptake and in glucose and glycine oxidation to CO2 in 1 h and increase in the conversion of glucose and glycine in lipids in 3 h and 1 h, respectively. Protein synthesis from glycine decreased at 1 and 3 h. Lactate oxidation to CO2 was not changed. It was found that the glyoxalase I and II activity was reduced in 24 h of methylglyoxal exposure, an effect that was accompanied by an increase in the amount of AGEs. Together, these results indicate that methylglyoxal affect the activity of the C6 astroglial cells through of alterations in energy metabolism, in oxidative profile, damage to the glyoxalase system and increased content of AGEs. In periods of increased exposure to methylglyoxal, the changes observed in this study could be exacerbated, leading to a higher increase of intracellular methylglyoxal and thus contributing to arise or worsening of neurodegenerative diseases.