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Astaxantina (AST), uma xantofila, tem sido vista como uma molécula citoprotetora em diferentes modelos experimentais. AST é uma potente indutora da enzima hemeoxigenase-1 (HO-1), a qual está envolvida na degradação do heme, gerando monóxido de carbono (CO), íons de ferro livres e biliverdina (BV). Biliverdina redutase (BVR) converte BV em bilirrubina (BR). CO, BV e BR podem induzir efeitos antioxidantes e anti-inflamatórios em determinados tipos celulares. Metilglioxal (MG), um dicarbonil reativo, é um subproduto da glicólise e da degradação de certos aminoácidos, dentre outras moléculas. Ainda, MG é um contaminante na água, no solo e no ar. MG induz a produção de espécies reativas direta e indiretamente. Além disso, MG causa disfunção mitocondrial. As mitocôndrias são as principais fontes de adenosina trifosfato (ATP) em células animais. Por outro lado, as mitocôndrias são um importante sítio de produção de espécies reativas. Assim, dano mitocondrial pode resultar em colapso bioenergético e desequilíbrio redox. De fato, MG induz estresse oxidativo, falência bioenergética e inflamação em células humanas. No presente trabalho, investigamos se um pré-tratamento com AST atenuaria os efeitos causados por MG em células de neuroblastoma humano SH-SY5Y. AST a 5 – 40 μM foi administrada às células por 24 h antes da exposição ao MG por 24 h adicionais. Analisamos ambos os parâmetros celulares e mitocondriais nesse modelo experimental. Encontramos que AST a 20 μM preveniu o desequilíbrio redox e o colapso bioenergético nas células expostas ao MG. AST estimulou a atividade de HO-1 e a inibição desta enzima por protoporfirina-IX de zinco (ZnPP-IX) suprimiu os efeitos promovidos por AST nas mitocôndrias das células expostas ao MG. Além disso, AST preveniu o aumento induzido por MG nos níveis de interleucina-1β (IL-1β) e de fator de necrose tumoral-α (TNF-α), marcadores de inflamação, nas células expostas ao ZnPP-IX. Um co-tratamento com molécula-2 liberadora de monóxido de carbono (CORM-2) ou BR reduziu o impacto de MG na viabilidade das células SH-SY5Y. Assim, AST preveniu o dano celular, o colapso mitocondrial e a inflamação por um mecanismo associado com HO-1 em células expostas ao MG. Pesquisas adicionais são necessárias para analisar o mecanismo exato pelo qual AST promoveu citoproteção contra MG. Astaxanthin (AST), a xanthophyll, has been viewed as a cytoprotective molecule in different experimental models. AST is a potent inducer of the enzyme heme oxygenase-1 (HO-1), which is involved in the degradation of heme, generating carbon monoxide (CO), free iron ions, and biliverdin (BV). Biliverdin reductase (BVR) converts BV into bilirubin (BR). CO, BV, and BR can induce antioxidant and anti-inflammatory effects in certain cell types. Methylglyoxal (MG), a reactive dicarbonyl, is a by-product of glycolysis of the degradation of certain amino acids, among other molecules. Otherwise, MG is a contaminant in water, soil, and air. MG induce the production of reactive species by direct and indirect routes. Moreover, MG causes mitochondrial dysfunction. Mitochondria are a major source of adenosine triphosphate (ATP) in animal cells. On the other hand, mitochondria are an important site of reactive species production. Thus, mitochondrial damage may result in bioenergetics collapse and redox impairment. In fact, MG induces oxidative stress, bioenergetics failure, and inflammation in human cells. In the present work, we investigated whether a pre-treatment with AST would attenuate the effects caused by MG in the human neuroblastoma SH-SY5Y cells. AST at 5 – 40 μM was administrated to the cells for 24 h prior to an exposure to MG for additional 24 h. We analyzed both cellular and mitochondrial parameters in this experimental model. We found that AST at 20 μM prevented the redox impairment and bioenergetic collapse in the cells exposed to MG. AST stimulated HO-1 activity and inhibition of this enzyme by zinc protoporphyrin-IX (ZnPP-IX) suppressed the effects promoted by AST on the mitochondria of the cells exposed to MG. Furthermore, AST prevent the MG-induced increase in the levels of interleukin-1β (IL-1β) and tumor necrosis factor-α (TNF-α), markers of inflammation, in the cells exposed to ZnPP-IX. A co-treatment with carbon monoxide releasing molecule-2 (CORM-2) or BR reduced the impact of MG on the viability of the SH-SY5Y cells. Thus, AST prevented the cellular impairment, mitochondrial collapse, and inflammation by a mechanism associated with HO-1 in the cells exposed to MG. Further research is necessary to analyze the exact mechanism by which AST promoted cytoprotection against MG.

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.

Based on the concept of the tripartite synapse, we have reviewed the role of glucose-derived compounds in glycolytic pathways in astroglial cells. Glucose provides energy and substrate replenishment for brain activity, such as glutamate and lipid synthesis. In addition, glucose metabolism in the astroglial cytoplasm results in products such as lactate, methylglyoxal, and glutathione, which modulate receptors and channels in neurons. Glucose has four potential destinations in neural cells, and it is possible to propose a crossroads in “X” that can be used to describe these four destinations. Glucose-6P can be used either for glycogen synthesis or the pentose phosphate pathway on the left and right arms of the X, respectively. Fructose-6P continues through the glycolysis pathway until pyruvate is formed but can also act as the initial compound in the hexosamine pathway, representing the left and right legs of the X, respectively. We describe each glucose destination and its regulation, indicating the products of these pathways and how they can affect synaptic communication. Extracellular L-lactate, either generated from glucose or from glycogen, binds to HCAR1, a specific receptor that is abundantly localized in perivascular and post-synaptic membranes and regulates synaptic plasticity. Methylglyoxal, a product of a deviation of glycolysis, and its derivative D-lactate are also released by astrocytes and bind to GABAA receptors and HCAR1, respectively. Glutathione, in addition to its antioxidant role, also binds to ionotropic glutamate receptors in the synaptic cleft. Finally, we examined the hexosamine pathway and evaluated the effect of GlcNAc-modification on key proteins that regulate the other glucose destinations.

Os níveis circulantes de metilglioxal (MGO) estão aumentados durante o diabetes, infarto agudo do miocárdio (IAM) e doenças inflamatórias. O MGO é um carbonil altamente reativo que gera produtos finais de glicação avançada (AGEs), uma classe de moléculas associada com sinalização inflamatória e insuficiência cardíaca (IC). Drogas anti-AGEs, como a aminoguanidina (AMG), são empregadas no contexto experimental com sucesso limitado. Apesar disso, dados referentes ao impacto de níveis aumentados de MGO in vivo na inflamação durante o infarto são insuficientes. Neste estudo, foi investigado se a administração de MGO in vivo poderia modular a polarização de macrófagos e o remodelamento cardíaco em 10 dias. Ratos Wistar machos de 90 dias de idade (n=68) foram randomicamente alocados nos seguintes grupos: sham, IAM, IAM + MGO, IAM + AMG. Diferentes subgrupos de animais foram seguidos por 2, 6 e 10 dias. Citocinas (IL-6, IL-1β, TNF-α, e IL-10) foram analisadas em homogenato cardíaco e houve um aumento de 65% nos níveis de IL-6 no grupo tratado com MGO no dia 6. No entanto, a expressão de MRC1, um marcador de macrófago M2, aumentou 2x, indicando um direcionamento ao perfil M2. Em conformidade, um aumento de 51% na fibrose cardíaca foi detectado nos animais tratados com MGO, apesar de não serem encontradas diferenças na função cardíaca. Curiosamente, a AMG não protegeu contra o perfil M2 ou a fibrose cardíaca. Nossos resultados sugerem que o MGO pode predispor os macrófagos em direção ao fenótipo M2 e aumentar a fibrose depois de um evento de infarto agudo do miocárdio.

O infarto agudo do miocárdio (IAM) decorre da obstrução da artéria coronária, o que diminui ou impede a chegada de sangue ao coração. O estado hiperglicêmico é fator de risco para o IAM e contribui para formação de produtos de glicação avançada (AGEs). O IAM pode ativar o processo autofágico, um mecanismo de reciclagem celular que gera energia em situações de privação de nutrientes. Entretanto, há controvérsias quanto ao seu benefício, principalmente quando a via autofágica é estimulada na presença de AGEs. Com isso, o objetivo deste estudo foi avaliar o papel do metilglioxal (MGO), um agente glicante, na ativação da autofagia e suas consequências no remodelamento cardíaco. Para isso, 90 ratos Wistar machos foram randomizados em 4 grupos: i) Sham; ii) IAM (ambos receberam uma administração de NaCl 0,9% por 7 dias antes da cirurgia); iii) IAM + MGO (75 mg/kg/dia, por 7 dias, 2x ao dia, antes do IAM); iv) IAM + Rapamicina (8 mg/kg em 2 doses, 24 e 4 horas antes do IAM). As análises ecocardiográficas e coleta do coração foram realizadas 24 horas após a cirurgia. O tratamento com MGO aumentou atividade de mTOR, sem alterar o conteúdo total de AGEs ou as moléculas relacionadas à autofagia (p70, p62 e LC3). Os tratamentos não influenciaram a função cardíaca. Concluindo, uma agente glicante (MGO) administrado antes do IAM aumenta sinalização de mTOR, porém não altera remodelamento cardíaco.

The impairment of astrocyte functions is associated with diabetes mellitus and other neurodegenerative diseases. Astrocytes have been proposed to be essential cells for neuroprotection against elevated levels of methylglyoxal (MG), a highly reactive aldehyde derived from the glycolytic pathway. MG exposure impairs primary astrocyte viability, as evaluated by different assays, and these cells respond to MG elevation by increasing glyoxalase 1 activity and glutathione levels, which improve cell viability and survival. However, C6 glioma cells have shown strong signs of resistance against MG, without significant changes in the glyoxalase system. Results for aminoguanidine coincubation support the idea that MG toxicity is mediated by glycation. We found a significant decrease in glutamate uptake by astrocytes, without changes in the expression of the major transporters. Carbenoxolone, a nonspecific inhibitor of gap junctions, prevented the cytotoxicity induced by MG in astrocyte cultures. Thus, our data reinforce the idea that astrocyte viability depends on gap junctions and that the impairment induced by MG involves glutamate excitotoxicity. The astrocyte susceptibility to MG emphasizes the importance of this compound in neurodegenerative diseases, where the neuronal damage induced by MG may be aggravated by the commitment of the cells charged with MG clearance.

Orientador: Gonçalo Amarante Guimarães Pereira Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia Resumo: A inevitável mudança na matriz energética mundial é apontada em diversas discussões entre nações nos encontros mundiais que abordam o aquecimento global. A substituição da gasolina por etanol deve gerar uma demanda para o aumento de sua produção, que no futuro poderá contar com usinas de segunda-geração (2G). Um dos entraves para viabilizar economicamente esta produção é a baixa produtividade das leveduras construídas para uso na indústria. Para solucionar esse percalço, a construção em laboratório de cepas de Saccharomyces cerevisiae fazendo uso de genes exógenos à espécie, tem sido a melhor alternativa até o momento. Neste trabalho buscamos genes relacionados ao consumo de xilose, através do isolamento de leveduras selvagens e uma abordagem de genômica comparativa. Foram isoladas a partir de insetos-praga de cana energia e outros cultivares, cerca 1300 colônias de leveduras, identificadas como 13 espécies. Uma análise comparativa do crescimento dessas leveduras em xilose, apontou Candida sojae como um bom candidato para doar novos genes putativos de transportadores de xilose. A análise do genoma desta espécie apontou potenciais transportadores, dos quais 4 estão sendo testados. A comparação com genomas de outras leveduras indicou uma família gênica, também relacionada à transporte, exclusiva de espécies consumidoras de xilose. Foram escolhidos dois representantes dessa família que estão sendo testados. Em paralelo, a evolução de enzimas relacionadas ao metabolismo de xilose investigada, nas quais foram encontrados indícios de seleção positiva diferenciada em leveduras com capacidade natural de fermentar xilose, ao que sabemos, um resultado inédito. Outra família gênica com forte evidencia de evolução sob seleção é composta por enzimas metilglioxal redutases, as quais podem estar relacionadas com o balanço de cofatores nas espécies de leveduras fermentadoras de xilose. Os resultados obtidos abrem novas possibilidades de pesquisa na complexa rede de balanço de cofatores, e expõe potenciais genes passíveis de serem utilizados em cepas para produção industrial de etanol 2G Abstract: The planetary change of the energetic matrix is raised as partial solution at many international meetings that discuss the global warming. Substituting gasoline to ethanol could render a request for increasing its production, that probably in the future will account on second generation (2G) plants. Low volumetric productivity of constructed yeasts in industry is an obstacle to economic feasibility of the process. The most employed solution is constructing Saccharomyces cerevisiae strains in laboratory, using exogenous genes. In the present work, we searched xylose-related genes from isolated wild yeasts and performed a comparative genomic analysis. We obtained from plague-insects from energy cane and other cultivars, about 1300 yeast colonies, identified as 13 species. A comparative growth analysis in xylose indicated Candida sojae as a good candidate to donate new putative xylose transporters, since its fastest consumption rate between our isolates. C. sojae genomic analysis pointed to 4 possible xylose transporters, which are being tested. The comparison among other yeasts¿ genomes highlighted a xylose-consumers¿ exclusive gene family, predicted as transporter genes. From this family, two representatives were chosen and are also being tested. At the same time, we investigated xylose-related enzymes evolution and found, for the first time, positive selection clues in wild xylose-fermenter yeasts. Another gene family containing positive selection clues in our analysis, is a methylglyoxal reductase family We hypothesized that this enzyme might be related to cofactor balance regulation in these yeasts. Our findings lead to new possibilities in cofactor imbalance researches, and indicate genes with potential of industrial utilization and improvement of 2G ethanol production Mestrado Genética de Microorganismos Mestre em Genética e Biologia Molecular FAPESP 2015/05578-6 CNPQ 131745/2015-8

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.