Thesis (Ph. D.)--University of Washington, 2004. / Vita. Includes bibliographical references (leaves 116-130).

Thesis (Ph.D. in Toxicology) -- University of Colorado Denver, 2008. / Typescript. Includes bibliographical references (leaves 131-147).

Diss. (sammanfattning) Stockholm : Karolinska institutet, 2010.

Thesis (Ph.D. in Toxicology) -- University of Colorado at Denver and Health Sciences Center, 2005. / Typescript. Includes bibliographical references (leaves 137-149).

Thesis (Ph. D.)--University of Washington, 2006. / Vita. Includes bibliographical references (leaves 121-140).

Orientador: Roberto Carlos Burini / Resumo: A prevalência mundial de Síndrome Metabólica (SM) está aumentando drasticamente nos últimos anos. Esta desordem consiste de um conjunto de condições metabólicas, contemplando hiperadiposidade abdominal, resistência insulínica (RI), dislipidemia e hipertensão, e é fator de risco para o desenvolvimento de Diabetes Mellitus tipo 2 (DM2) e doenças cardiovasculares (DCVs). Muitos estudos indicam a participação do estresse oxidativo (EO) junto com o estado estresse inflamatório (EI) como parte do desenvolvimento e agravamento da SM e surgimento das doenças crônicas não-transmissíveis (DCNTs). O EO é caracterizado como estado de desequilíbrio entre os sistemas oxidativo e antioxidante, resultando no excesso de espécies reativas de oxigênio (EROs), menor capacidade antioxidante e efeitos deletérios a tecidos e células. A regulação das reações de oxidação e redução são importantes para o controle de funções fisiológicas e combate ao estresse. Diante disso, os aminotióis ou compostos tio-redox (homocisteína, cisteína e glutationa) exercem importante papel no equilíbrio do estado redox celular. Neste artigo de revisão, analisamos os aspectos fisiopatológicos de compostos tio-redox no curso da SM. / Abstract: The worldwide prevalence of Metabolic Syndrome (MetS) has been increasing dramatically in recent years. MetS is a set of metabolic conditions, including abdominal hyperadiposity, insulin resistance, dyslipidemia and hypertension, and is a risk factor for the development of type 2 diabetes mellitus and cardiovascular diseases. Many studies indicate the participation of oxidative stress along with the pro-inflammatory state as part of the development and aggravation of MetS and emergence of chronic noncommunicable diseases. Oxidative stress is characterized as a state of imbalance between oxidative and antioxidant systems, resulting in excess of reactive oxygen species, lower antioxidant capacity and deleterious effects on tissues and cells. The regulation of the oxidation and reduction reactions are important for the control of physiological functions and the fight against stress. In view of this, the aminothiols or thiol-redox compounds (homocysteine, cysteine and glutathione) play an important role in the equilibrium of the cellular redox state. In this review article, we analyze the pathophysiological aspects of thiol-redox compounds in the course of MetS. / Mestre

L'utilisation des levures en industrie est indissociable de sa transformation à l'état déshydraté. Le procédé de séchage provoque un certain nombre de dysfonctionnements dans les cellules de levure qui affectent leur fonctionnalité et leur viabilité. Afin de protéger les levures au cours de la déshydratation, des additifs alimentaires sont souvent utilisés comme les émulsifiants et les antioxydants. Cependant, les levures sont capables de produire naturellement des substances protectrices, telles que le glutathion (GSH) et le tréhalose (TRE). Dans ce contexte, trois souches non-Saccharomyces (NS) appartenant aux genres et espèces Torulaspora delbrueckii, Metschnikowia pulcherrima et Lachancea thermotolerans ont été étudiées. En effet, malgré leur intérêt pour de multiples applications agro-alimentaires, leurs mécanismes de résistance à la déshydratation associés à la synthèse de GSH et de TRE sont à l’heure actuelle méconnus. Cette investigation peut permettre à terme la formulation de nouvelles souches de levure NS sous forme sèche, sans aucuns additifs. Dans un premier chapitre, l’impact de la déshydratation de la levure « modèle » Saccharomyces cerevisiae en lit fluidisé pré-pilote a été corrélé à la synthèse du GSH et du TRE. Ainsi, il a été possible d’élucider les effets de la modulation de la composition du milieu de culture afin d'optimiser la conservation des cellules avant, pendant et après la déshydratation. Dans un deuxième chapitre, les conditions précédemment définies ont été appliquées aux levures NS afin de comprendre les effets de la déshydratation sur leur fonctionnalité. Cette étude a démontré que le GSH joue un rôle important dans la protection des levures NS, en fonction des conditions de culture et de déshydratation utilisées. Dans un troisième chapitre, certains phénomènes de résistance à l'oxydation des trois souches NS ont été étudiés. Il a été clairement démontré que la sensibilité des cellules à l’attaque oxydante dépend des conditions de culture-déshydratation et est inhérente à la souche étudiée. Enfin, dans un quatrième chapitre, une étude approfondie au niveau biochimique de la souche de levure la plus sensible, L. thermotolerans, a été réalisée par la micro-spectroscopie infrarouge avec rayonnement synchrotron. Les cellules cultivées en GSM, milieu favorisant la synthèse du glutathion, en plus de présenter une meilleure viabilité, montrent une plus grande intensité dans les bandes spectrales des lipides CH2 et CH3, associées à la fluidité de la membrane plasmique. Par ailleurs, les cellules cultivées en milieu TSM, milieu favorisant la synthèse du tréhalose, présentent une dénaturation plus élevée des protéines marquée par une intensité plus élevée des pics de feuillet β, et une intensité plus élevée des groupements C=O (oxydes lipidiques) corrélée à la peroxydation lipidique. Ces deux phénomènes expliquent la diminution de la viabilité obtenue sur cette souche lors de sa déshydratation. Les connaissances fondamentales acquises dans le cadre de cette étude seront utiles pour obtenir de nouvelles souches de levures déshydratées sans additifs et à hautes performances. Elles contribuent également à l’amélioration des méthodes de formulation et de déshydratation actuellement utilisées en industrie. / The use of yeasts in industry is inseparable from their ability to be produced and dehydrated. This dehydration process causes various dysfunctions in yeast cells that affect their functionality and viability. In order to protect yeasts from dehydration, food additives are often used as emulsifiers and antioxidants. However, yeasts are able to produce naturally protective substances, such as glutathione (GSH) and trehalose (TRE). In this context, three non-Saccharomyces (NS) strains, belonging to the different genera and species Torulaspora delbrueckii, Metschnikowia pulcherrima and Lachancea thermotolerans, were studied in this thesis. Despite the great interest aroused by their multiple agro-food applications, their dehydration resistance mechanisms associated with the synthesis of GSH and TRE, are currently unknown. This study is ultimately aimed at the formulation of new NS yeast dried strains without any food additives. In a first chapter, the impact of the “reference yeast” Saccharomyces cerevisiae dehydration in a pre-pilot fluidized bed has been correlated with the synthesis of GSH and TRE. It was possible to modulate the culture medium composition in order to optimize cell preservation before, during and after dehydration. In a second chapter, the previously defined conditions were applied to NS yeasts strains in order to understand the effects of dehydration on their microbial functionality. This study demonstrated that GSH plays an important role in NS yeasts protection, depending on the culture and dehydration conditions. In a third chapter, some oxidation resistance phenomena of the three NS strains were studied. It was clearly demonstrated that the susceptibility of cells to oxidative attack was dependent on culture-dehydration conditions and was yeast strain-dependent. Finally, in a fourth chapter, an in-depth biochemical study of the most dehydration-sensitive yeast strain, L. thermotolerans, was performed by synchrotron FTIR micro-spectroscopy. Cells grown in GSM (medium favoring the production of GSH), besides showing a better viability, showed a greater intensity in the spectral bands of lipids CH2 and CH3, associated with the plasma membrane fluidity. In addition, TSM grown cells (TSM is a medium favoring the production of TRE) exhibited a higher protein denaturation, suggested by the intensity of β-sheet peaks, and C=O (lipid oxides) bands correlated with lipid peroxidation. These data can explain the decreased of viability of this strain during production-dehydration process. The fundamental knowledge acquired in this study will be useful to obtain new dehydrated yeast strains without additives and with high performance. It will be useful also to improve the formulation and dehydration methods currently used in industry.

The present work presents electrochemical studies of Baylis-Hillman adducts, that show significant anti-tumoral activity. Electrochemical techniques used were Cyclic Voltammetry, Differential Pulse Voltammetry, Square Wave Voltammetry and Controlled Potential Electrolysis. The reduction behaviour of methyl 2-[p-nitrophenyl(hydroxy) methyl] acrylate (2) in aprotic medium (DMF + TBAP, 0.1 mol L-1) was typical of nitroaromatics, with three reduction waves, the first two related to the reduction of the nitro function. The third wave refers to the reduction of the acrylate group, similarly to the observed behavior of the pattern compound, the 2-[phenyl(hydroxy)methyl] acrylate (1). In protic medium (phosphate buffer, pH 6.9), compound 2 shows one reduction wave related to the generation of the derived hydroxylamine. In alkaline buffer (EtOH + phosphate, DMF + phosphate or EtOH + bicarbonate + NaOH, pH ~9), the electron transfer led to the formation of the stable nitro radical anion. Controlled potential electrolysis, in neutral protic medium, in 4 e-/4H+ process, furnished a dimer, after the nitro group reduction. Electrochemical studies performed on a dsDNA biosensor suggest that one of the targets for the biological action of 2 is the DNA. The DNA damage, verified by the presence of the oxidation peaks of the nucleobases guanine and adenine, is observed only, after the nitro group reduction (pharmacophore) to reactive intermediates, which reinforce the importance of the bioreduction for the biological action. The electrochemical and spectrophotometric studies, in the presence of GSH and GSSG, revealed that the reduction products of the nitro group interact with the endobiotics, in a different way. For phosphate + NaOH, pH 9.4, the addition of GSH to the solution of 2, led to the increase of current intensity for the first reduction wave that turns irreversible. The second reduction wave, relative to the hydroxylamine production, is no more observed in the voltammogram. Due to the acid nature of GSH, together with the inefficient buffering effect of the medium, glutathione acts as a protons donor, leading to a stable nitroso derivative. On the other hand, in bicarbonate + NaOH buffer, the pH is kept and glutathione is present in its dissociated form. Voltammetric changes are minimum, with a slight increase in the reversibility of the process concerning formation of nitro anion radical. At more negative potentials, the wave related to the production of hydroxylamine disappears, showing that GSH interacts with products of posterior reduction of the nitro group. The possible catalysis in the presence of O2 was not evidenced. These electrochemical results help in the understanding of the anticancer activity of 2 that can be considered a hypoxia targeted bioreductive agent with a glutathione depleting function / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / No presente trabalho, foram realizados estudos eletroquímicos de compostos que apresentam expressiva atividade antiproliferativa, conhecidos como adutos de Baylis-Hillman. As técnicas utilizadas foram: voltametria cíclica, de pulso diferencial e de onda quadrada e eletrólise a potencial controlado. Os estudos eletroquímicos revelaram um comportamento padrão para o composto nitroaromático 2-[p-nitrofenil(hidroxi)] acrilato de metila (2). Em meio aprótico (DMF + TBAP, 0,1 mol L-1), o composto 2 apresentou três ondas de redução, sendo as duas primeiras referentes à redução do grupo nitro e, assim como no composto padrão não nitrado, 2-[fenil(hidroxi)] acrilato de metila (1), a onda adicional, em potencial mais negativo, relaciona-se à redução do grupo acrilato. Em meio prótico, tampão fosfato pH 6,9, uma única onda catódica relativa à formação da hidroxilamina é observada. Nos estudos em meio aquoso alcalino (EtOH + fosfato, DMF + fosfato ou EtOH + bicarbonato de sódio + NaOH, pH ~ 9), observou-se a formação de intermediário radicalar estável, o ânion radical nitro. Eletrólises em potencial controlado, em meio prótico neutro, levaram à formação e isolamento de um dímero, após redução do grupo nitro, em processo de 4e-/4 H+. Estudos eletroquímicos realizados em biossensor de dsDNA, sugerem que um dos alvos para ação biológica de 2 é o DNA. A lesão ao DNA, refletida pela presença de picos diagnósticos de oxidação das bases guanina e adenina, mensuráveis eletroquimicamente, é observada apenas após redução do grupo nitro (farmacóforo) a intermediários reativos, reforçando a necessidade de biorredução do grupo para posterior atividade biológica. Os estudos eletroquímicos e espectrofotométricos, em presença de GSH e GSSG, revelaram que os produtos de redução do grupo nitro interagem com os endobióticos, de maneira diferente. Para o meio fosfato + NaOH, pH 9,4, a adição de GSH promoveu o aumento na intensidade de corrente para o primeiro processo eletródico, bem como a perda de reversibilidade. Já a segunda onda de redução, relativa à formação da hidroxilamina, não foi observada no voltamograma. De acordo com as funções ácidas da GSH, aliada ao ineficiente efeito tamponante desse meio, a glutationa atua como doador de prótons, favorecendo a formação do derivado nitroso. Por outro lado, em tampão bicarbonato + NaOH, onde se tem um eficiente efeito tamponante e a glutationa se encontra na forma desprotonada, as alterações voltamétricas são mais discretas, com aumento da reversibilidade do processo referente à formação do ânion radical nitro. Em potenciais mais negativos, a onda relativa à geração da hidroxilamina desaparece, o que evidencia a interação de GSH com os produtos de redução estendida do grupo nitro. A possibilidade de catálise, em presença de oxigênio, não foi evidenciada para 2. Os resultados obtidos fornecem subsídios úteis para a compreensão do mecanismo de ação antitumoral de 2, que pode ser considerado um agente biorredutivo, com função adicional seqüestradora de glutationa

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Glutathione peroxidase (GPx; EC 1.11.1.9) is a well-known selenoenzyme that catalyzes the reduction of hydrogen peroxide and some organic hydroperoxides by glutathione (GSH) and protects lipid membranes and other cellular components against oxidative stress, which is related to many diseases and this enzyme is regarded as one of the most important antioxidant enzymes in living organisms. Because the natural GPx has some shortcomings (e.g. instability and poor availability), scientists have paid more attention to its artificial imitation. Synthetic organoselenium and organotellurium compounds have emerged as excellent candidates to act as GPx mimics. Thus, in this study, several aminoacids derivatives containing selenium or tellurium were tested in order to evaluate their in vitro (i) GPx mimic properties (or GPx like activity) according to the model reaction (H202 + 2PhSH → PhSSPh + 2H20); (ii) catalytic properties, (iii) reactivity with low molecular weight thiols (reduced glutathione, captopril and dithiothreitol) and (iv) their effect against lipid peroxidation have been performed. All compounds tested in this study showed ability to imitate de antioxidant enzyme GPx, but this property showed a dependence on the aminoacid residue and steric effect. Compounds C, D and 7g derivatives were found as the best catalysts in reducing peroxides, in comparison with other compounds tested. These results suggest that aminoacids derivatives compounds containing selenium or tellurium used in this work can be considered promising GPx mimetics. / A Glutationa Peroxidase (GPx; EC 1.11.1.9) é uma selenoenzima que catalisa a redução do peróxido de hidrogênio e hidroperóxidos orgânicos na presença de glutationa (GSH). Sua ação catalítica evita, desta forma, a oxidação dos lipídios constituintes da membrana, bem como de outros componentes celulares. Sabe-se que a produção excessiva de espécies reativas de oxigênio (EROs) está relacionada ao surgimento de muitas doenças, e a enzima GPx é considerada uma das mais importantes enzimas antioxidantes presentes nos organismos vivos, sendo necessária para auxiliar na proteção contra estas patologias. No entanto, a enzima GPx possui algumas desvantagens tais como, instabilidade e pouca viabilidade no que diz respeito a uma possível administração oral ou endovenosa, por isso, surgiu o interesse na síntese de compostos que possam mimetizar o mecanismo de ação dessa enzima. Dados da literatura têm demonstrado que os compostos orgânicos sintéticos de selênio (Se) e telúrio (Te) são excelentes miméticos da enzima GPx. Assim, neste estudo, uma série de compostos orgânicos derivados de aminoácidos contendo Se e Te na estrutura foram testados com a finalidade de avaliação in vitro da (i) atividade mimética da GPx (ou tipo GPx, isto é, GPx like activity ) de acordo com a reação H2O2 + 2PhSH PhSSPh + 2H2O; (ii) propriedades catalíticas destes compostos, (iii) reatividade e possível oxidação dos compostos tiólicos de baixo peso molecular (glutationa reduzida, captopril e ditiotreitol) e o (iv) efeito contra a peroxidação lipídica. Todos os compostos utilizados neste trabalho demonstraram atividade mimética à GPx; porém, essa propriedade apresentou uma dependência em relação ao resíduo de aminoácido presente na estrutura do composto, bem como influência estérica. Os disselenetos C, D e os derivados do telureto 7g foram os mais eficazes na redução de peróxidos quando comparados aos demais compostos utilizados neste estudo. Portanto, estes resultados sugerem que os compostos orgânicos derivados de aminoácidos contendo Se ou Te podem ser considerados miméticos importantes da GPx.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:32:15Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-02-28Bitstream added on 2014-06-13T20:43:03Z : No. of bitstreams: 1 estevao_if_dr_sjrp_parcial.pdf: 122795 bytes, checksum: 747e86122e594e13887a3ebfff701723 (MD5) Bitstreams deleted on 2015-08-07T12:19:53Z: estevao_if_dr_sjrp_parcial.pdf,. Added 1 bitstream(s) on 2015-08-07T12:20:55Z : No. of bitstreams: 1 000642193.pdf: 2022251 bytes, checksum: 43e74970fe45b54e28f7ac29e1ec9d71 (MD5) / A beta talassemia heterozigota pode ser decorrente de mutações β 0 ou β + , de acordo com ausência ou redução na produção das cadeias da beta globina, respectivamente. Poucos estudos na literatura correlacionam possíveis efeitos deletérios dessas mutações, quando em heterozigose. A coerança com mutações em genes, não localizados no cluster do gene da β-globina, podem modificar o fenótipo talassêmico. O estresse oxidativo gerado pelo aumento de ERO é um dos mecanismos responsáveis pala aceleração da apoptose celular. Há evidências que o excesso de cadeias alfa, mesmo em pequenas quantidades, seja suficiente para iniciar a geração de ERO e, portanto, estresse oxidativo em beta talassêmicos heterozigotos. Nas formas homozigotas ou com dupla heterozigose os pacientes apresentam anemia grave, transfusão dependente, e a sobrecarga de ferro é uma das mais frequentes e graves complicações nesses indivíduos. Na forma heterozigota a ocorrência de sobrecarga de ferro é rara, porém alterações no perfil do ferro são observadas. O objetivo desse trabalho foi analisar a influência dos níveis de ferritina sérica, das mutações no gene da β-globina, das mutações no gene HFE, da atividade das enzimas de detoxificação GST e CAT e dos polimorfismos das GSTs na expressão fenotípica de indivíduos beta talassêmicos heterozigotos. Foram avaliados 158 portadores de beta talassemia heterozigota diagnosticados previamente por metodologias clássicas. Todos adultos, de origem caucasóide, residentes na região Central do Estado de São Paulo e acompanhados em serviços públicos ou privados da região. O grupo controle foi composto de 24 adultos, caucasóides e residentes na mesma região. A avaliação hematológica foi realizada pelo hemograma, em contadores automatizados de células e quantificação das sub frações de Hb A2 e Hb F por HPLC. O perfil... / Beta thalassemia may occur due to mutations β 0 or β +, according to absence or reduction in the production of beta globin chains, respectively. Few studies have been done correlating possible deleterious effects of these mutations, when in heterozygous. Co-inheritance with mutations in the genes, not located in the cluster of β-globin gene may modify the phenotype of the thalassemic. Stress oxidative generated by the increase of ROS is one of the mechanisms responsible for the acceleration of cell apoptosis. There are evidences that alpha chains in excess, even in small quantities, are sufficient to start ROS generation and thus oxidative stress in heterozygous beta thalassemic. In homozygous form or genetic heterozygous compound present severe anemia, transfusion dependent and iron overload is one of the complications more frequent and severe in these patients. In the heterozygous form the presence of iron overload is rare, but alterations in the profile of iron are observed. The aim of this study was to examine influence of the levels of serum ferritin, the mutations in the β-globin gene, the mutations in the HFE gene, activity of enzymes detoxification, GST and CAT, and polymorphisms of GSTs in the expression phenotypic of individuals heterozygous beta thalassemic. We evaluated 158 patients with beta thalassemia heterozygous previously diagnosed by classic methodologies. They were all adults, Caucasian origin, residents in the Central Region of São Paulo state and accompanied in public or private services of the region. The control group consisted of 24 adults, Caucasians and residents in the same region. Hematologic evaluation was carried out by hemogram, in automated counters of cells and quantification of the subfractions of Hb A2 and Hb F by HPLC; the iron profile was based on the transferrin saturation , calculated on the serum iron and total iron binding capacity... (Complete abstract click electronic access below)