Michal, Vojtěch: STUDY OF BIOLOGICAL ACTIVITY OF ISOLATED ALKALOIDS FROM ARGEMONE GRANDIFLORA (PAPAVERACEAE) II. Diploma thesis 2015. Charles University in Prague, Faculty of Pharmacy in Hradec Králové, Department of Pharmaceutical Botany and Ecology. Supervisor: PharmDr. Jakub Chlebek, PhD. Key words: Argemone grandiflora Sweet, Papaveraceae, alkaloids, isolation, acetylcholinesterase, butyrylcholinesterase, prolyloligopeptidase, Alzheimerʼs disease, in vitro assay. Diethylether alkaloid extract obtained from stem and roots of Argemone grandiflora Sweet was chromatografically analyzed. Using common chromatografic methods, three alkaloids were isolated in clean form. These substances were identified as allocryptopine, (-)-munitagine and (-)-norargemonine by structural analysis (MS, NMR). These obtained alkaloids were tested for their inhibitory activity against human erythrocyte acetylcholinesterase (AChE) and human plasma butyrylcholinestrase (BuChE) by Ellman's method. The results were represented as IC50 values (allocryptopine: IC50 AChE = 250,0 ± 2,52 μM, IC50 BuChE = 530 ± 28,2 μM; (-)-munitagine: IC50 AChE = 62,29 ± 5,81 μM, IC50 BuChE = 837,4 ± 23,03 μM; (-)-norargemonine: IC50 AChE = 205,17 ± 11,6 μM, IC50 BuChE = 4158,20 ± 495,78 μM). Inhibition against prolyloligopeptidase was tested for...

O gênero Psychotria destaca-se na família RUBIACEAE pela produção de alcalóides bioativos e por sua taxonomia complexa, sendo muitas vezes relacionado aos gêneros Palicourea, Cephaelis, Calycodendron e Calycosia. A divisão de Psychotria nos subgêneros Psychotria, Tetramerae e Heteropsychotria foi proposta com o objetivo de auxiliar a classificação quimiotaxonômica do gênero. Estudos demonstram que o subgênero Psychotria (espécies pantropicais) produz alcalóides poliméricos, formados por duas ou mais unidades de triptamina; enquanto o subgênero Heteropsychotria parece estar envolvido com a produção de alcalóides indol monoterpênicos, de acordo com pesquisas realizadas com diferentes espécies coletadas no Sul do Brasil. O isolamento e purificação dos alcalóides estrictosamida, ácido estrictosidínico e miriantosina, a partir de Psychotria myriantha, corroboram com esta hipótese, permitindo a inclusão da espécie no subgênero Heteropsychotria. A literatura descreve várias atividades para extratos e alcalóides isolados de espécies de Psychotria, como antimicrobiana e analgésica, por exemplo. Neste trabalho, o extrato n-butanólico de alcalóides de P. myriantha, além de seus alcalóides isolados, apresentaram atividade inibidora da migração de leucócitos, sugerindo um efeito antiinflamatório, e capacidade de inibir a ação da enzima acetilcolinesterase. Extratos e alcalóides isolados da espécie foram avaliados quanto à atividade antioxidante em CCD, frente ao DPPH, apresentando resultado negativo. O extrato EBA e o alcalóide ácido estrictosidínico aumentaram o tempo de latência no teste da retirada da cauda frente ao estímulo térmico, indicando uma atividade analgésica do tipo opióide. A influência do ácido estrictosidínico, alcalóide isolado em maior quantidade em massa, sobre os níveis de DA, DOPAC, 3-MT, HVA, 5-HT e 5-HIAA em estruturas cerebrais de ratos foi verificada. Hipocampos de animais que receberam injeção intra-hipocampal bilateral de ácido estrictosidínico (20 μg/μL) apresentaram redução de 83,4 % nos níveis de serotonina, em comparação ao grupo controle, enquanto os córtices desses animais apresentaram redução nos níveis de DOPAC (35,9%), 3-MT (24,7%) e 5-HIAA (9%). Hipocampos e estriados de ratos tratados com injeção i.p. de ácido estrictosidínico (10 mg/kg) demonstraram diminuição de 63,4 e 28,7% nos níveis de 5-HT, respectivamente. As alterações nos níveis de aminas biogênicas nas estruturas avaliadas, além das atividades analgésica e inibidora da acetilcolinesterase, indicam que P. myriantha e espécies do subgênero Heteropsychotria constituem uma potencial fonte de substâncias bioativas no tratamento de distúrbios do sistema nervoso central. / Psychotria genus is an important in RUBIACEAE due to bioactive alkaloids production and complex taxonomy, being related to Palicourea, Cephaelis, Calycodendron and Calycosia genera. The division of Psychotria in Psychotria, Tetramerae and Heteropsychotria subgenera was proposed with the aim of aiding the genus chemotaxonomic classification. Studies demonstrate that Psychotria subgenus produce polyindoline alkaloids formed by two or more triptamine units; whereas Heteropsychotria subgenus seems to be involved with indole monoterpene alkaloids production, according to researches with different species collected in Southern Brazil. Isolation and purification of strictosamide, strictosidinic acid and miriantosine from Psychotria myriantha corroborated this hypothesis, allowing its inclusion into Heteropsychotria subgenus. The scientific literature describes several activities to Psychotria extracts and alkaloids, such as antimicrobial and analgesic, for example. In this work, P. myriantha n-butanolic alkaloid extract and isolated compounds inhibited the leukocyte migration, suggesting an antiinflammatory activity, and a weak ability to inhibit the action of acetylcholinesterase enzyme. Alkaloids and extracts from P. myriantha were evaluated as regards their antioxidant activity using DPPH, with no positive results. EBA and strictosidinic acid increased the latency in the tail flick model, indicating an opioid analgesic activity. The influence of strictosidinic acid on the levels of DA, DOPAC, 3-MT, HVA, 5-HT and 5-HIAA in brain structures of rats was verified. Hippocampus with intra-hippocampal injection of strictosidinic acid (20 μg/μL) displayed a decrease of 83.4% in serotonin levels, in comparison with control group; whereas the cortex showed a decrease in the levels of DOPAC (35.9%), 3-MT (24.7%) and 5-HIAA (9%). Hippocampus and striatum that received intraperitoneal injection of strictosidinic acid (10 mg/kg) showed 5-HT levels reduction of 63.4 e 28.7%, respectively. The biogenic amine levels alterations in the studied structures, associated with the analgesic and acetylcholinesterase inhibitor activities, suggest that P. myriantha and species from the Heteropsychotria subgenus constitute a font of bioactive compounds in the treatment of central nervous system disturbs.

O gênero Psychotria destaca-se na família RUBIACEAE pela produção de alcalóides bioativos e por sua taxonomia complexa, sendo muitas vezes relacionado aos gêneros Palicourea, Cephaelis, Calycodendron e Calycosia. A divisão de Psychotria nos subgêneros Psychotria, Tetramerae e Heteropsychotria foi proposta com o objetivo de auxiliar a classificação quimiotaxonômica do gênero. Estudos demonstram que o subgênero Psychotria (espécies pantropicais) produz alcalóides poliméricos, formados por duas ou mais unidades de triptamina; enquanto o subgênero Heteropsychotria parece estar envolvido com a produção de alcalóides indol monoterpênicos, de acordo com pesquisas realizadas com diferentes espécies coletadas no Sul do Brasil. O isolamento e purificação dos alcalóides estrictosamida, ácido estrictosidínico e miriantosina, a partir de Psychotria myriantha, corroboram com esta hipótese, permitindo a inclusão da espécie no subgênero Heteropsychotria. A literatura descreve várias atividades para extratos e alcalóides isolados de espécies de Psychotria, como antimicrobiana e analgésica, por exemplo. Neste trabalho, o extrato n-butanólico de alcalóides de P. myriantha, além de seus alcalóides isolados, apresentaram atividade inibidora da migração de leucócitos, sugerindo um efeito antiinflamatório, e capacidade de inibir a ação da enzima acetilcolinesterase. Extratos e alcalóides isolados da espécie foram avaliados quanto à atividade antioxidante em CCD, frente ao DPPH, apresentando resultado negativo. O extrato EBA e o alcalóide ácido estrictosidínico aumentaram o tempo de latência no teste da retirada da cauda frente ao estímulo térmico, indicando uma atividade analgésica do tipo opióide. A influência do ácido estrictosidínico, alcalóide isolado em maior quantidade em massa, sobre os níveis de DA, DOPAC, 3-MT, HVA, 5-HT e 5-HIAA em estruturas cerebrais de ratos foi verificada. Hipocampos de animais que receberam injeção intra-hipocampal bilateral de ácido estrictosidínico (20 μg/μL) apresentaram redução de 83,4 % nos níveis de serotonina, em comparação ao grupo controle, enquanto os córtices desses animais apresentaram redução nos níveis de DOPAC (35,9%), 3-MT (24,7%) e 5-HIAA (9%). Hipocampos e estriados de ratos tratados com injeção i.p. de ácido estrictosidínico (10 mg/kg) demonstraram diminuição de 63,4 e 28,7% nos níveis de 5-HT, respectivamente. As alterações nos níveis de aminas biogênicas nas estruturas avaliadas, além das atividades analgésica e inibidora da acetilcolinesterase, indicam que P. myriantha e espécies do subgênero Heteropsychotria constituem uma potencial fonte de substâncias bioativas no tratamento de distúrbios do sistema nervoso central. / Psychotria genus is an important in RUBIACEAE due to bioactive alkaloids production and complex taxonomy, being related to Palicourea, Cephaelis, Calycodendron and Calycosia genera. The division of Psychotria in Psychotria, Tetramerae and Heteropsychotria subgenera was proposed with the aim of aiding the genus chemotaxonomic classification. Studies demonstrate that Psychotria subgenus produce polyindoline alkaloids formed by two or more triptamine units; whereas Heteropsychotria subgenus seems to be involved with indole monoterpene alkaloids production, according to researches with different species collected in Southern Brazil. Isolation and purification of strictosamide, strictosidinic acid and miriantosine from Psychotria myriantha corroborated this hypothesis, allowing its inclusion into Heteropsychotria subgenus. The scientific literature describes several activities to Psychotria extracts and alkaloids, such as antimicrobial and analgesic, for example. In this work, P. myriantha n-butanolic alkaloid extract and isolated compounds inhibited the leukocyte migration, suggesting an antiinflammatory activity, and a weak ability to inhibit the action of acetylcholinesterase enzyme. Alkaloids and extracts from P. myriantha were evaluated as regards their antioxidant activity using DPPH, with no positive results. EBA and strictosidinic acid increased the latency in the tail flick model, indicating an opioid analgesic activity. The influence of strictosidinic acid on the levels of DA, DOPAC, 3-MT, HVA, 5-HT and 5-HIAA in brain structures of rats was verified. Hippocampus with intra-hippocampal injection of strictosidinic acid (20 μg/μL) displayed a decrease of 83.4% in serotonin levels, in comparison with control group; whereas the cortex showed a decrease in the levels of DOPAC (35.9%), 3-MT (24.7%) and 5-HIAA (9%). Hippocampus and striatum that received intraperitoneal injection of strictosidinic acid (10 mg/kg) showed 5-HT levels reduction of 63.4 e 28.7%, respectively. The biogenic amine levels alterations in the studied structures, associated with the analgesic and acetylcholinesterase inhibitor activities, suggest that P. myriantha and species from the Heteropsychotria subgenus constitute a font of bioactive compounds in the treatment of central nervous system disturbs.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Acetylcholinesterase (AChE) is an important regulatory enzyme that modulates cholinergic synapses by hydrolysis of acetylcholine (ACh), a neurotransmitter involved in many biological processes, especially in memory and cognition. Thus, AChE inhibitors were initially developed for the treatment of cognitive disorders, especially related to Alzheimer's disease. Currently, the inhibitors on the market, such as tacrine, rivastigmine, donepezil, galantamine, although efficient have limitations, such as low bioavailability, gastrointestinal and hepatic side effects. Ebselen, a synthetic organic compound of selenium, is considered a potent pharmacological agent due to its various effects already reported, including antioxidant, anti-inflammatory and neuroprotective effects, and also low toxicity attributed to the molecule. This compound crosses the blood brain barrier and is safe based on cellular toxicity and clinical trials Phase I-III. There is evidence that ebselen inhibits AChE activity ex vivo in brain rats, which generated great interest in further studies about its possible use as a treatment for cognitive dysfunction. In order to increase the knowledge about the mechanisms involved in this action, this study aimed to evaluate the effect of ebselen on the brain AChE activity in vitro by determining its IC50, the kinetic profile via Michaelis-Menten and Lineaweaver-Burk and as reversibility of inhibition by dialysis. The results show that ebselen inhibited AChE activity with an IC50 of 29 μM, similar to the value found for the purified electric eel AChE. Ebselen showed a mixed inhibition due to its increased Km and decreased Vmax. Besides, it was observed a reversible inhibition, because the AChE activity was recovered after 60 min of dialysis. Considering, the results obtained in this study, the use of ebselen as a therapeutic agent for treatment of diseases associated with cholinergic dysfunction should be considered, although behavioral studies of memory are required to support this hypothesis / A acetilcolinesterase (AChE) é uma importante enzima regulatória que modula as sinapses colinérgicas através da hidrólise da acetilcolina (ACh), um neurotransmissor envolvido em diversos processos biológicos, em especial na memória e na cognição. Dessa forma, os inibidores da AChE foram inicialmente desenvolvidos para o tratamento de disfunções cognitivas, principalmente relacionadas com a doença de Alzheimer. Os inibidores da AChE disponíveis no mercado, como, a tacrina, rivastigmina, donepezila, galantamina, apesar de eficientes apresentam limitações, como a baixa biodisponibilidade, e efeitos colaterais a nível gastrointestinal e hepático. O ebselen, um composto orgânico sintético de selênio, é considerado um potente agente farmacológico em função de seus diversos efeitos já reportados, entre eles antioxidante, anti-inflamatório e neuroprotetor, e também pela baixa toxicidade atribuída à molécula. Sabe-se que o ebselen atravessa a barreira hematoencefálica e é seguro com base na toxicidade celular e ensaios clínicos de Fase I-III. Há evidências de que o ebselen inibe a atividade da AChE cerebral em ratos ex vivo, o que gerou grande interesse por estudos mais aprofundados a respeito do seu possível uso como tratamento para disfunções cognitivas. Com o propósito de ampliar o conhecimento sobre os mecanismos envolvidos nesta ação, o presente estudo teve como objetivo avaliar o efeito do ebselen na atividade da AChE cerebral in vitro, determinando sua concentração que inibe a atividade da enzima em 50% (CI50), o perfil cinético via Michaelis-Menten e Lineaweaver-Burk, bem como a reversibilidade da inibição por diálise. Os resultados obtidos demonstraram que o ebselen inibiu a atividade da AChE com a CI50 de 29 μM, semelhante ao valor encontrado para a AChE purificada de enguia elétrica. O ebselen apresentou uma inibição de caráter misto, e reversível, devido ao aumento do Km e diminuição da Vmax. Além disso, observou-se uma inibição reversível, dado que a atividade da AChE foi recuperada após 60 minutos de diálise. Considerando os resultados obtidos neste estudo, o uso do ebselen como um agente terapêutico para o tratamento de doenças associadas às disfunções colinérgicas deve ser considerado, embora estudos comportamentais de memória sejam necessários para fundamentar esta hipótese.

The knowledge about the use of medicinal plants by the population contributed decisively to the modern therapy and the discovery of important mechanisms related to the process of transmission and treatment of pain. A plant widely used in folk medicine is Mirabilis jalapa L. (Nyctaginaceae). The infusion of its leaves is used for the treatment of inflammatory and painful diseases; however, there are no studies confirming its popular use. In this study, we evaluated the potential antinociceptive effects of Mirabilis jalapa in mice. Oral administration (p.o.) of the crude hidroetanolic extracts from leaves and stems inhibited the nociception with ID50 values of 5.5 (2.3 to 13.1) and 18.0 (11.3 to 28.5) mg/kg in a model of acute pain induced by chemical stimulation (test of writhing induced by acetic acid). Among the fractions tested, the ethyl acetate fraction from the leaves (Eta, 10 mg/kg, p.o.) was more effective and potent to induce antinociception with ID50 value of 1.1 (0.6 to 2.1) mg/kg. Thus, this fraction was chosen for further studies. Furthermore, these extracts also inhibited the nociception induced by thermal stimulation (tail-flick test). In addition, Eta (10 mg/kg, p.o.) produced antinociception in models of pain related to arthritis (caused by Freund's Complete Adjuvant (CFA)), neuropathic pain (caused by partial sciatic nerve ligation) and post-surgical pain (induced by incision in the paw of mice). Only the repetead administrations of Eta (10 mg/kg, p.o.) cause a decrease in paw edema produced by CFA. The antinociceptive effect of Eta (10 mg/kg, p.o.) was not reversed by pretreatment with naloxone (2 mg/kg, i.p.), but by atropine (5 mg/kg, s.c.) or mecamylamine (0.001 mg/kg, s.c.). As the participation of the cholinergic system in antinociception was induced by this fraction, we determined the effect of Eta on the activity of acetylcholinesterase (AChE) in vitro and ex vivo. The in vitro activity of AChE in blood and spinal cord of animals was not altered by Eta (1 and 10 mg/mL). In the ex vivo assay, an increase of enzyme activity in the spinal cord of mice treated with CFA, which was completely reversed with the administration of Eta (10 mg/kg, p.o.), was observed. With regard to adverse effects, Eta (10 mg/kg, p.o.) did not alter locomotor activity, body temperature or gastrointestinal transit, nor produced gastric lesions. These results demonstrated that M. jalapa shows antinociceptive activity in mice, confirming its popular use as an analgesic. / O conhecimento sobre o uso de plantas medicinais pela população contribuiu decisivamente para a terapêutica moderna e para a descoberta de importantes mecanismos relacionados com o processo de transmissão e o tratamento da dor. Uma planta muito utilizada pela medicina popular é a Mirabilis jalapa L. (Nyctaginaceae). A infusão das suas folhas é utilizada para o tratamento de doenças inflamatórias ou dolorosas, mas ainda não existem estudos confirmando o seu uso popular. No presente trabalho, foi avaliado o potencial antinociceptivo da Mirabilis jalapa em camundongos. A administração oral (v.o.) dos extratos brutos hidroetanólicos das folhas e de caules foi efetiva em inibir a nocicepção com valor de DI50 de 5,5 (2,3 13,1) e 18,0 (11,3 28,5) mg/kg, em um modelo de dor aguda induzida por estímulo químico (teste das contorções abdominais induzidas por ácido acético). Entre as frações testadas, a fração acetato de etila obtida das folhas (Eta, 10 mg/kg, v.o.) foi a mais potente em induzir a antinocicepção com valor de DI50 de 1,1 (0,6 2,1) mg/kg. Por isso, esta fração foi escolhida para a realização de estudos posteriores. Além disso, esses extratos também inibiram a nocicepção induzida por estímulo térmico (teste da imersão de cauda). Em adição, a Eta (10 mg/kg, v.o.) produziu antinocicepção em modelos de dor relacionada a artrite (causada por Adjuvante Completo de Freund (ACF), dor neuropática (provocada pela ligação parcial do nervo ciático) e dor pós-cirúrgica (induzida por incisão na pata de camundongos). Somente a administração repetida da Eta provocou uma diminuição do edema de pata induzido por ACF. Entretanto, a Eta não alterou o aumento dos níveis de interleucina 1-β produzido por ACF. O efeito antinociceptivo da Eta (10 mg/kg, v.o.) não foi revertido pelo pré-tratamento com naloxona (2 mg/kg, i.p.), mas sim, por atropina (5 mg/kg, s.c.) ou mecamelamina (0,001 mg/kg, s.c.). Como houve a participação do sistema colinérgico na antinocicepção induzida por esta fração, foi determinado o efeito da Eta sobre a atividade da acetilcolinesterase (AChE) in vitro e ex vivo. A atividade in vitro da acetilcolinesterase no sangue e na medula espinhal dos animais não foi alterada pela Eta (1 e 10 μg/mL). Já no ensaio ex vivo, houve um aumento da atividade desta enzima na medula espinhal de camundongos tratados com ACF, que foi completamente revertida com a administração da Eta (10 mg/kg, v.o.). Com relação aos efeitos adversos, a Eta (10 mg/kg, v.o.) não alterou a atividade locomotora, temperatura corporal, trânsito gastrintestinal e nem produziu lesões gástricas. Estes resultados demonstraram que M. jalapa apresenta atividade antinociceptiva em camundongos, confirmando o seu uso popular como analgésico.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Mercury is a toxic element that induces biochemical, neurological and behavioral changes, which can persist for a long time after the metal exposure. The contamination by mercury continues being a serious problem of public health in underdeveloped and in development countries, where mines exist for extraction of gold. There was not a treatment totally effective for the cases of exposure or intoxication by the metal. Thus, researches have been developed in the attempt of finding new alternatives for cases of intoxication by mercury. Studies have demonstrated that zinc protects against mercury toxic effects in young rats. The aim of this work was to evaluate the effects of the inorganic mercury exposure on the behavioral performance of rats during and after the exposure, and on biochemical parameters at 24 h e 21 days after the metal exposure. Still, it was investigated the possible preventive effects of zinc on mercury-induced changes. Pups were exposed from 3rd to 7th postnatal day to ZnCl2 (27 mg/kg/day, s.c.) and subsequently to HgCl2 (5 doses of 5 mg/kg/day, s.c.). The rats were submitted to behavioral tasks: negative geotaxis task (3, 5, 7, 9, 11 and 13 days old), tail immersion (13, 20 and 27 days old) and rotarod tests (25 and 30 days old), beaker test (17 to 20 days old) and open field task (30 and 31 days). The animals were daily observed from start of treatment (3 days) until 33 days old to register the number of rats that died. Litters euthanized at 13 days old (24 hours after the last dose of mercury) were used to acetylcholinesterase activity assays and metal levels determination in cerebrum and cerebellum. The animals killed at 33 days old (21 days after the end of mercury exposure) were used to analyze the cerebrum and cerebellum acetylcholinesterase activity, renal and hepatic porphobilinogen-synthase activity, hepatic and renal biochemical parameters, and to determination of metal levels in cerebrum, cerebellum, kidney, liver and blood. Results obtained after 13 days old were divided in two groups of litters that were defined at the end of experimental period (33 days old) as less sensitive rats to mercury and more sensitive rats to mercury in accordance with the recovery of body weight until 33 days old. The mercury exposure caused accumulation of this metal in all analyzed organs of all mercury treated rats. The cerebellum acetylcholinesterase activity from 13 days old rats was decreased. Besides, the mercury-animals of the more sensitive litters to mercury presented impairment in motor function and muscular strength verified in the beaker test, and reduction of the locomotor and exploratory activities in the open field task; decrease in liver and increase in kidney weights, decrease in renal porphobilinogensynthase activity, increase in urea and creatinine levels and decrease of alanine amino transferase activity. This study demonstrates that mercury-induced toxic effects persist for a long time after the end of exposure, and zinc prevents, even that partially, all the alterations induced by mercury. Still, with this work we can also conclude that there are different types of sensibility from the animals to the toxicity of mercury, which can be attributed to the individual susceptibility of each animal, since some animals were so sensitive that died before the end of the experiment; whereas others, in spite of they presented increase of the mercury content in the tissues, they were little sensitive and did not present neither biochemical nor behavioral changes. / O mercúrio é um elemento tóxico capaz de induzir alterações bioquímicas, neurológicas e comportamentais que podem persistir por muito tempo após a exposição ao metal. A contaminação por mercúrio continua sendo um sério problema de saúde pública em países subdesenvolvidos e em desenvolvimento, onde existem garimpos para extração de ouro. Não existe um tratamento totalmente eficaz para os casos de exposições ou intoxicações pelo metal. Assim, pesquisas têm sido desenvolvidas na tentativa de encontrar novas alternativas para casos de intoxicação por mercúrio. Alguns estudos têm demonstrado que o zinco protege contra a toxicidade do mercúrio em ratos jovens. O objetivo deste trabalho foi examinar os efeitos do mercúrio inorgânico sobre parâmetros comportamentais durante e após a exposição e bioquímicos 24 h e 21 dias após a exposição ao metal, e investigar os possíveis efeitos preventivos de zinco sobre as alterações induzidas por mercúrio. Os ratos foram expostos ao ZnCl2 (27 mg/kg/dia, s.c.) do 3o ao 7o dia de vida e ao HgCl2 (5 mg/kg/dia, s.c.) nos 5 dias subseqüentes. Estes animais foram submetidos às seguintes tarefas comportamentais: geotactismo negativo (3o, 5o, 7o, 9o, 11o e 13o dias de idade), imersão da cauda (13o, 20o e 27o dias de idade), locomoção forçada em cilindro giratório (25o e 30o dias de idade), teste do béquer (17o ao 20o dia de idade) e campo aberto (30o e 31o dias de idade). Os animais foram observados diariamente desde o início do tratamento (3 dias de idade) até 33 dias de idade para registrar o número de ratos mortos. Ninhadas sacrificadas aos 13 dias de idade (24 horas após a última dose de mercúrio) foram utilizadas para a dosagem da atividade da acetilcolinesterase e níveis de metais em cérebro e cerebelo. Os animais mortos aos 33 dias de idade (21 dias após o término da exposição ao mercúrio), foram utilizados para analisar a atividade da acetilcolinesterase de cérebro e cerebelo, a atividade da porfobilinogênio-sintase renal e hepática, parâmetros bioquímicos hepáticos e renais; e para a quantificação dos níveis de metais em cérebro, cerebelo, rins, fígado e sangue. Os resultados obtidos após os 13 dias de idade foram divididos em dois grupos de ninhadas que foram definidas ao final do período experimental (33 dias de idade) como ratos menos sensíveis e ratos mais sensíveis ao mercúrio, de acordo com a recuperação do peso corporal até os 33 dias de idade. A exposição ao mercúrio causou acúmulo deste metal em todos os órgãos de todos os ratos tratados com mercúrio. A atividade da acetilcolinesterase de cerebelo de ratos de 13 dias de idade foi diminuída. Além disso, os ratos mais sensíveis ao mercúrio apresentaram prejuízo na função motora e força muscular verificadas no teste do béquer e redução nas atividades locomotora e exploratória no teste do campo aberto; diminuição nos pesos de fígado e rins; diminuição da atividade de enzima porfobilinogênio-sintase renal; aumento nos níveis séricos de uréia e creatinina e diminuição da atividade da enzima alanina aminotransferase sérica. Este estudo demonstra que os efeitos tóxicos induzidos pelo mercúrio persistem por um longo tempo após o final da intoxicação, e o zinco previne, mesmo que parcialmente, todas as alterações induzidas pelo mercúrio. Ainda, com este trabalho também podemos concluir que existem diferentes tipos de sensibilidade dos animais à toxicidade do mercúrio, que pode ser atribuída à suscetibilidade individual de cada animal, pois alguns animais foram tão sensíveis que morreram antes do final do experimento. Enquanto que outros, apesar de apresentarem aumento do conteúdo de mercúrio nos tecidos, são pouco sensíveis e não apresentaram alterações bioquímicas nem comportamentais.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Vincristine sulphate is antitumor agent widely used in small animal clinical oncology; therefore it can cause a number of adverse effects including marrow and neuronal cytotoxicity. Nandrolone decanoate, an anabolic-androgenic steroid (AAS), has been used in association with vincristine in order to ease effects such as moderate myelosuppression. The present dissertation presents data related to the isolated or associated employment of vincristine sulphate and nandrolone decanoate, as well as their effects on the cholinergic system and oxidative profile of Wistar rats. The animals were submitted to four different doses of AAS for three weeks and its action on acetylcholinesterase (AChE) activity in four different structures of brain tissue (cerebellum, hippocampus, striatum and cerebral cortex) was studied. The second experiment shows the effects of vincristine and/or nandrolone decanoate in the brain (same parts studied previously) and blood through measurement of brain and red blood cell AChE (RBC-AChE) enzyme activity as well as brain and blood serum lipid peroxidation of rats treated for two weeks. Results show that the two highest doses used in the first experiment increased enzyme activity, suggesting interference in the cholinergical system of the striatum and cerebellum. The results obtained in the latter experiment demonstrate that the isolated use of this AAS and its association with vincristine sulphate altered brain and RBC-AChE action, both in a stimulatory and inhibitory fashion. Lipid peroxidation, in the brain and blood, increased due to the isolated use of both vincristine and nandrolone decanoate, as well as to their associated use at the highest dose of ester used. Furthermore, the data show that the association between the therapeutic dose of nandrolone decanoate and vincristine is capable of neutralizing the free radical production induced by their isolated use in brain and blood serum. Serum RBC-AChE activity and the oxidative profile presented in this study are similar to those exhibited for brain tissue. Based on these data, it can be concluded that nandrolone decanoate is capable of interfering in AChE activity, affecting the cholinergic system, which could cause an alteration of its neurotransmitter, as well as a low or high stimulation of post-synaptic receptors. Therefore, the use of the therapeutic dose of AAS studied here in association with vincristine has been shown to be beneficial, as it could protect the organism from damaging processes caused by the production of free radicals. / O sulfato de vincristina é um agente anti-tumoral bastante usado na oncologia clínica de pequenos animais, porém seus efeitos colaterais incluem citotoxicidade medular e neuronal. O decanoato de nandrolona, um esteróide anabólico androgênico (EAA), tem sido usado em associação a este medicamento para amenizar alguns de seus efeitos, como a mielossupressão moderada. Esta dissertação apresenta dados referentes ao uso isolado ou associado do sulfato de vincristina e do decanoato de nandrolona, seus efeitos no sistema colinérgico e no perfil oxidativo de ratos Wistar. Primeiramente, verificou-se quatro diferentes doses do EAA, por três semanas, e sua ação sobre a atividade da acetilcolinesterase (AChE) em quatro partes do tecido cerebral (cerebelo, estriado, hipocampo e córtex cerebral). O segundo experimento apresenta grupos tratados durante duas semanas com sulfato de vincristina e/ou decanoato de nandrolona e as ações destes no cérebro (mesmas partes pesquisadas anteriormente) e no sangue, através da mensuração da atividade enzimática da AChE cerebral e eritrocitária (RBC-AChE) e peroxidação lipídica cerebral e sérica. As duas doses mais altas utilizadas no primeiro trabalho aumentam a atividade da enzima, sugerindo que haja interferência no sistema colinérgico, no estriado e no cerebelo. Os resultados obtidos, no estudo posterior, demonstram que o uso isolado deste EAA e suas associações com o sulfato de vincristina alteram a ação da AChE cerebral e RBC-AChE, tanto de forma estimulatória quanto inibitória. A peroxidação lipídica, cerebral e sangüínea, aumenta devido ao uso isolado da vincristina e do decanoato de nandrolona, e na associação do quimioterápico com a dose mais alta usada do éster. A dose terapêutica do decanoato de nandrolona e a vincristina utilizadas são capazes de neutralizar a produção de radicais livres tanto no cérebro quanto no soro sangüíneo. A atividade da RBC-AChE e o valor do perfil oxidativo do soro apresentados nesta pesquisa são similares àqueles exibidos pelo tecido cerebral. Diante destes dados, pode-se concluir que o decanoato de nandrolona é capaz de influenciar a atividade da AChE, afetando o sistema colinérgico, o que poderia ocasionar em uma ação alterada do seu neurotransmissor, além de uma baixa ou alta estimulação dos receptores póssinápticos. Entretanto, o uso da dose terapêutica estudada deste EAA associada à vincristina mostra-se benéfico, pois poderia proteger o organismo de processos prejudiciais relacionados a produção de radicais livres.

Oxidative stress plays an important role in diabetic pathogenesis. Rosmarinic acid (RA) was used for the first time as an antioxidant agent for inhibition of diabetic nephropathy. Oxidative stress induced by Streptozotocin (STZ) has been shown to damage pancreatic beta cell and produce hyperglycemia in rats, inducing diabetes. In the present study, an attempt was made in investigation, the efficiency of rosmarinic acid in preventing alteration of oxidative parameters in liver, kidney and acetylcholinesterase (AChE) in brain of diabetic rat induced by STZ. The animals were divided into six groups (n=8): control; ethanol; RA 10 mg/kg; diabetic; diabetic/ethanol; diabetic/RA 10 mg/kg.In diabetes, the brain region become affected and showed increased level of lipid peroxidation in hippocampus, cortex and striatum, compared with control. The increased in lipid peroxidation was decreased or maintained to the level of control by RA in hippocampus (28%), cortex (38%) and striatum (47%) of diabetic rats after 21 days treatment at the dose of 10 mg/kg body weight. Furthermore, we found that diabetes caused significant decreased in the activity of antioxidant enzymes i.e. superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT), Delta-aminolevulinic acid dehydratase (ALA-D) and non- enzymatic parameter like ascorbic acid, non proteinthiol (NPSH) in liver and kidney. The diabetic group treated with RA (10 mg/kg body weight for 21 days) significantly increased the activity of enzymes SOD, CAT, ALA-D and nonenzymatic ascorbic acid, NPSH in liver and kidney. Furthermore, these results indicate that rosmarinic acid sigificantly mimic the oxidative stress produced during hyperglycemia in STZ-induced diabetic rats. In addition, rosmarinic acid is potential candidate in the prevention of any alteration of pathological condition in diabetes. We suggest that rosmarinic acid could be a suitable candidate for the treatment of diabetes. / O estresse oxidativo desempenha um papel significativo na patogênese do diabetes. O ácido rosmarínico (RA) foi utilizado pela primeira vez como agente antioxidante para a inibição da nefropatia diabética. O diabetes induzido por estreptozotocina (STZ) é capaz de destruir as células beta pancreáticas e produzir hiperglicemia causando estresse oxidativo. No presente estudo, investigou, a eficiência do ácido rosmarínico na prevenção de alteração de parâmetros oxidativos no fígado, rim e acetilcolinesterase (AChE) no cérebro de ratos diabéticos induzidos por STZ. Os animais foram divididos em seis grupos (n = 8): controle; etanol; RA 10 mg / kg; diabéticos; diabéticos /etanol; diabético / RA 10 mg / kg. Ratos diabéticos apresentaram um aumento do nível de peroxidação lipídica no hipocampo, córtex e estriado, em comparação com o controle. O tratamento com ácido rosmarínico (10 mg/kg) durante 21 dias preveniu o aumento da peroxidação lipídica no hipocampo (28%), no córtex (38%) e no estriado (47%) de ratos diabéticos. Além disso, o diabetes causou uma diminuição significativa na atividade das enzimas superóxido dismutase (SOD), catalase (CAT) e delta aminolevulínico-desidratase (ALA-D) e nos níveis dos antioxidantes nãoenzimáticos ácido ascórbico e tióis não-proteicos (NPSH) no fígado e no rim. O tratamento com ácido rosmarínico preveniu o decréscimo na atividade da SOD, CAT e ALA-D e o decréscimo nos níveis de ácido ascórbico e NPSH no fígado e no rim. Assim, os resultados encontrados neste estudo indicam que o ácido rosmarínico diminuiu o estresse oxidativo produzido pela hiperglicemia em ratos diabéticos induzidos por STZ. Dessa forma, é plausível sugerir que o ácido rosmarínico é um potencial candidato na prevenção de alterações no sistema colinérgico bem como de danos oxidativos observados no diabetes.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In ischemic stroke, damage to the brain is caused by a reduction or complete blockage of blood flow to parts of the brain, resulting in glucose and oxygen deficiency. It is a leading cause of mortality and disability particularly in the elderly. The majority of strokes are not fatal and survivors are at a high risk of subsequent vascular complications and new vascular accidents. Hypertension is the most important risk factor in strokes, being that it is present in 70% of all cases. Oxidative stress is believed to be one of the mechanisms taking part in neuronal damage in stroke. The key role the cholinergic system plays in normal brain functions and in memory disturbances of several pathological processes, such as in cerebral blood flow regulation, has been well documented. This study investigated the oxidative status and acetylcholinesterase (AChE) activity in whole blood in patients diagnosed with the acute and chronic stage of ischemia, as well as with hypertension. We determined the catalase activity in the blood, reduced glutathione (GSH) in erythrocytes, and TBARS and protein carbonyl content from serum samples. The oxidative profile of lipids and proteins represented by MDA levels and protein carbonylation content, respectively, showed increased levels both in the acute ischemic group and in the hypertensive group, when compared to the control. Catalase activity and GSH levels in the acute group also were higher than in the hypertensive and control groups. No difference was found between the catalase activity of the chronic ischemic group and the hypertensive group (p< 0.05). The activity of AChE in acute ischemic patients was significantly higher than that presented by the control, hypertensive and chronic ischemic patients (p<0.05). No significant difference was observed between the chronic and control groups. The hypertensive group presented AChE activity significantly lower than the other groups. The results suggest increased antioxidant defense as a compensatory mechanism in consequence of the overproduction of reactive oxygen species (ROS) after acute stroke. This sudy also demonstrated that hypertension, in and of itself, acts as a prevalent risk factor of stroke, contributing to oxidative cellular damage. Futhermore, the results revealed that ischemia exerted a modulator effect on AChE activity in erythrocytes, in an attempt to maintain adequate levels of the neurotransmitter acetylcholine (ACh), as a response to the differents phases following neurological injury caused by ischemia. The ischemic event, in spite of having a defined location, results in a systemic disorder that induces changes, which can be detect by mesuring the peripheral markers of oxidative stress and AChE activity in erytrocytes. / No acidente vascular isquêmico, o dano ao encéfalo é causado por uma redução ou um bloqueio completo do fluxo sangüíneo resultando em liberação deficiente de glicose e oxigênio. É uma das principais causas de mortalidade e incapacitação entre os idosos. Em sua maioria não são fatais e os sobreviventes têm alto risco de complicações vasculares subseqüentes. A hipertensão é o mais importante fator de risco para o acidente vascular cerebral, presente em 70% de todos os casos. Acredita-se que o estresse oxidativo é um dos mecanismos associados ao dano neuronal após o evento isquêmico. O papel chave que o sistema colinérgico desempenha nas funções normais do encéfalo e distúrbios de memória de vários processos patológicos assim como no controle do fluxo sanguíneo cerebral vem sendo bem documentado. Este trabalho investigou o perfil oxidativo e a atividade da enzima acetilcolinesterase sangüínea em pacientes com diagnóstico de acidente vascular cerebral isquêmico, na fase aguda e crônica assim como a influência da hipertensão em tal patologia. Determinou-se a atividade da catalase em sangue total, os níveis de glutationa reduzida em eritrócitos, TBARS e o conteúdo de proteína carbonil em amostras de soro da população estudada. O perfil oxidativo de lipídeos e proteínas, representado pelos níveis de MDA e conteúdo de proteína carbonil mostrou-se aumentado na fase aguda do evento isquêmico e no grupo hipertenso quando comparado com o controle. A atividade da catalase e os níveis de glutationa reduzida nos pacientes pertencentes ao estágio agudo encontraram-se aumentadas em relação aos grupos hipertenso e controle. Nenhuma diferença na atividade da catalase foi encontrada entre pacientes do estágio crônico da isquemia carebral e aqueles do grupo hipertenso (p<0,05). A atividade da AChE sangüínea durante a fase aguda do acidente vascular isquêmico foi aumentada em relação àquela apresentada pelos grupos controle, hipertenso e crônico (p< 0,05). Também, nenhuma diferença foi observada entre o grupo crônico e o controle. O grupo hipertenso apresentou atividade da AChE significativamente menor que os outros grupos. Os resultados sugerem que o aumento da defesa antioxidante age como um mecanismo compensatório como consequência da superprodução de espécies reativas de oxigênio (EROs) após o evento isquêmico agudo. Este estudo também demonstrou que a hipertensão atua como um fator de risco prevalente para o acidente vascular isquêmico, contribuindo para o dano oxidativo celular. Os resultados também revelaram que a isquemia exerce efeito modulador na atividade da AChE em eritrócitos, a fim de manter adequados níveis do neurotransmissor acetilcolina (ACh) em resposta as diferentes fases da injúria neurológica causada pela isquemia. Conclui-se então que o evento isquêmico, apesar de ter localização definida, resulta em uma desordem sistêmica, induzindo mudanças, as quais podem ser detectadas pela medida de marcadores periféricos do estresse oxidativo e atividade da AChE sangüínea.

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No. of bitstreams: 1 DissCAPS.pdf: 2325968 bytes, checksum: 1ef9c551b609d3ee485174289e0d2d65 (MD5) Previous issue date: 2016-02-25 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / In the last 40 years, the use of pesticides increased 700% in Brazil, setting this country into the very consumers of this kind of chemicals in the world. There among the most used pesticides in Brazil are the pyrethroids, a class of insecticides largely used for the stability to light rays and being not accumulated in the trophic chain. Deltamethrin is a pyrethroid classified as moderately toxic and it may work as endocrine disruptor. It is widely used in the farms and preserving stocked foods. Pyrethroids are low toxic to mammals and birds. Although, new studies pointed out their noxiousness to aquatic organisms such as fishes. The high toxicity of pyrethroids to fishes may be related to damages caused to nervous system and to their mechanisms of biochemical degradation. Biomarkers are a way of monitoring the pesticides effects on the environments. Among them, cholinesterases and metabolites such as glucose, cortisol and lactate can be used. In the present monography is reported a work carried out in vivo with matrinxa exposed to deltamethrin (Keshet®) at 20, 40 and 60% of CL50:96h for 96 hours, and other in vitro with matrinxa exposed to the analytical formulation of deltamethrin (Pestanal®). After the pesticide exposure, fish were anesthetized, blood was withdrawn and then the fish were killed for brain, liver, gut, gills and white muscle excision. From the observations we can say that glucose, protein and ammonia were increased in liver, and amino acids and ammonia were increased in plasma. The glycogen bulks of liver and plasma lactate were decreased. In white muscle, protein and amino acids levels were decreased, and ammonia, glucose and lactate increased. Concerning the studied enzymes, it was observed inhibition of brain AChE in vivo and in vitro activities while CbE was inhibited in the gills and gut but increased in white muscle and plasma. The enzyme activities of ALAT and ASAT increased in liver and LDH activity was reduced. Therefore, we may conclude that matrinxa presented metabolic changes in order to supply the energetic demand caused by deltamethrin poisoning. The inhibition of AChE was observed, as expected, in addition to CbE increase, showing the activation of mechanisms to degrade deltamethrin. It is possible to assert that Brycon amazonicus exposed to deltamethrin is biochemically responsive to the poisoning using adaptive strategies which enable it to escape from toxic effects of a contaminated environment by such xenobiotic. / Nos últimos 40 anos, o consumo nacional de agrotóxicos aumentou 700%, fazendo do Brasil um dos maiores consumidores desse tipo de compostos no mundo. Dentre os agrotóxicos mais utilizados no Brasil estão os piretroides, um grupo de inseticidas muito utilizados por ter alta estabilidade à luz e não sofrer bioacumulação na cadeia trófica. A deltametrina é um piretróide, classificado como medianamente tóxico e pode funcionar como um interruptor endócrino sendo amplamente utilizado nas lavouras e na conservação de produtos estocados. Os piretroides possuem baixa toxicidade aos mamíferos e aves. Contudo, estudos recentes apontam sua nocividade a organismos aquáticos, tais como os peixes. A alta toxicidade dos piretroides aos peixes pode estar relacionada aos danos causados ao sistema nervoso e aos mecanismos de metabolização desse xenobiótico. Uma forma de monitorar os efeitos dos agrotóxicos no meio ambiente é através de biomarcadores, como as colinesterases e os intermediários metabólicos, como glicose, cortisol e lactato. Assim, foi feito nesse trabalho um experimento in vivo com B. amazonicus exposto por 96h a 20%, 40% e 60% da CL/50 96h de deltametrina (Keshet®), e um experimento in vitro com o B. amazonicus exposto por uma hora a deltametrina na formulação analítica (Pestanal®). Após a exposição os peixes foram anestesiados para retirada de sangue e posteriormente abatidos para retirada de: cérebro, fígado, intestino, brânquias e músculo branco. De acordo com os resultados observados, no fígado houve aumento dos níveis de glicose, proteína e amônia, enquanto no plasma houve aumento das concentrações de aminoácidos e amônia. Em contrapartida, os níveis de glicogênio caíram no fígado, assim como os níveis de lactato do plasma. No músculo observou-se redução nos níveis de proteína e aminoácidos e aumento de amônia, glicose e lactato. Com relação aos parâmetros enzimáticos observou-se inibição da colinesterase cerebral “in vivo” e “in vitro”, enquanto a CbE apresentou inibição nas brânquias e intestino e aumento da atividade no músculo e plasma. As atividades enzimáticas de ALAT E ASAT aumentaram no fígado enquanto a LDH apresentou inibição. Sendo assim, podemos concluir que o B. amazonicus apresentou alterações do metabolismo intermediário no sentido de suprir a demanda energética causada pelos processos de intoxicação causada pela deltametrina. E apresentou inibição da colinesterase, tal como esperado, além de apresentar atividade da CbE evidenciando a tentativa de degradar a deltametrina. Podemos assim afirmar que Brycon amazonicus exposto à deltametrina responde bioquimicamente à intoxicação através de respostas adaptativas que o permitem inicialmente escapar aos efeitos tóxicos do meio contaminado por esse xenobiótico.