Orientador: Telma Teresinha Berchielli / Coorientador: Bruno Ramalho Vieira / Banca: Mário de Beni Arrigoni / Banca: Wilson Roberto Soares Matttos / Banca: Izabelle Auxiliadora M. de Almeida Teixeira / Banca: Otávio Rodrigues Machado Neto / Resumo: As avaliações deste trabalho foram feitas in vivo e in vitro. O objetivo do trabalho in vivo foi avaliar o efeito de fontes de óleo de soja em associação com glicerina em dietas para ruminantes sobre a fermentação ruminal, síntese de proteína microbiana, eficiência da biohidrogenação ruminal e fluxo ruminal de ácidos graxos. Oito novilhos da raça Nelore, com peso inicial de 554,13 ± 36,35 kg e idade média de 30 meses, com cânula ruminal e duodenal, foram alimentados com dietas contendo glicerina (100 g/kg MS) e fontes de óleo de soja (50 g/kg MS). Foram fornecidas quatro tipos de dietas com proporção forragem:concentrado (30:70), silagem de milho foi fornecida como volumoso, e o concentrado diferenciado pela fonte de óleo de soja: 1) dieta controle CO; 2) dieta com soja grão SG; 3) dieta com óleo de soja OS; e 4) dieta com gordura protegida comercial GP. Os animais foram divididos em dois quadrados latinos 4x4, com quatro períodos experimentais de 16 dias cada. As médias foram submetidas à análise de contrastes ortogonais. O uso de fontes de óleo de soja (5% EE) em associação com glicerina (100 g/kg MS) não afeta o consumo da MS, mas sim a digestibilidade da MS, FDNcp e EE; não resultando em mudanças no pH ruminal e nas concentrações dos ácidos graxos de cadeia curta. Não houve redução na produção de acetato (65,63 Mm/L), mas a produção de propionato foi incrementada (40,02 Mm/L) possivelmente pela inclusão da glicerina, provocando redução na relação acetato:propionato (1,69). A eficiência da síntese de nitrogênio microbiana foi favorecida para a dieta OS (15,14 g N-Mc/kg de MOAFN). O nitrogênio retido no tecido foi maior na dieta SG (46,74%). Os tratamentos afetaram as concentrações e o perfil dos ácidos graxos no rumen e o fluxo ruminal de ácidos graxos. A taxa de passagem para o ácido linoléico foi afetada com o menor valor para OS e maior valor para SG e GP; no entanto, a taxa... / Abstract: Evaluations of this work were done in vivo and in vitro. The purpose of the in vivo study was to evaluate the effect of soybean oil sources in combination with glycerin in diets for ruminants in ruminal fermentation, microbial protein synthesis, ruminal efficiency and intestinal flow of fatty acids. Eight steers Nellore, with initial weight of 554.13 ± 36,35 kg and average age of 30 months, with ruminal and duodenal cannulas were fed diets containing glycerol (100 g/kg DM) and soybean oil sources ( 50 g/kg DM). Were provided four types of diets with proportion to forage:concentrate (30:70), corn silage was provided as roughage, and the concentrate was different soybean oil sources: 1) control diet CO; 2) diet with soybean GS; 3) diet with soybean oil OS; and 4) diet with commercial protected fat GP. The animals were divided into two Latin squares 4x4, with four experimental periods of 16 days each. Means were submitted to analysis of orthogonal contrasts. The use of soybean oil sources (5% EE) in combination with glycerin (100 g/kg DM) does not affect the consumption of MS, but the DM, FDNap and EE; not resulting in changes in rumen pH and concentrations of short-chain fatty acids. There was no reduction in the production acetate (65.63 Mm/L), but propionate production was increased (40.02 Mm/L) possibly due to the inclusion of glycerin, causing reduction in acetate: propionate ratio (1.69). The efficiency of microbial nitrogen synthesis was enhanced for diet OS (15.14 g N-Mc/kg MOAFR). Nitrogen retained in the tissue was greater in the diet SG (46.74%). The treatments affected the concentration and profile of fatty acids in the rumen and ruminal flow of fatty acids. The pass rate for linoleic acid was affected with the lowest value for OS and greater value for GS and GP; however, the biohydrogenation rate for linoleic and linolenic acid was higher for. The greater efficiency of the biohydrogenation of linoleic acid and oleic acid was to OS / Doutor

Submitted by Maria Medeiros (maria.dilva1@ufcg.edu.br) on 2018-10-09T12:33:27Z No. of bitstreams: 1 ROBERT KAREL KROSS - TESE (PPGEP) 2008.pdf: 3955130 bytes, checksum: c9e012fcb9cf328d9fcc8c525ea4436c (MD5) / Made available in DSpace on 2018-10-09T12:33:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ROBERT KAREL KROSS - TESE (PPGEP) 2008.pdf: 3955130 bytes, checksum: c9e012fcb9cf328d9fcc8c525ea4436c (MD5) Previous issue date: 2008-08-18 / O alto índice de quebra de amêndoas no beneficiamento da castanha de caju resulta numa desvalorização significante do valor comercial no mercado internacional. Porém este material rejeitado ainda mantém preservado o seu valor nutritivo, principalmente na fração lipídica, fato este que motivou o estudo do aproveitamento destas amêndoas quebradas por meio do processamento, de forma a se agregar valor a este material além de contribuir no contexto social, pois uma vez aprovada a sua viabilidade, o beneficio se refletirá desde a cadeia produtiva da castanha até programas de agricultura familiar. Deste modo, esta pesquisa teve como objetivo principal explorar a fração lipídica da amêndoa, extraindo-se o azeite por prensagem mecânica e estudar a estabilidade oxidativa com ênfase na sua identidade e qualidade. Analisou-se se um pré-tratamento térmico (secagem numa estufa às temperaturas de 50 e 70 oC) das amêndoas e o efeito que a presença da luz causaria às características físico-químicas e nutricionais do azeite, durante um período de armazenagem de 120 dias à temperatura ambiente. Na secagem das amêndoas estudou-se a cinética de secagem, ajustando-se os modelos empíricos, semi-teóricos e o modelo matemático fundamentado na Lei de Fick aos dados experimentais, objetivando o melhor ajuste para descrever o fenômeno físico e estimar a energia de ativação envolvida na faixa de temperatura entre 50 e 80oC. Toda a caracterização do azeite foi de acordo com os métodos oficiais e recomendações técnicas da AOCS. A composição dos ácidos graxos do azeite foi determinada por cromatografia gasosa, utilizando-se o método oficial de AOCS. Na parte do tratamento estatístico, o delineamento experimental utilizado foi inteiramente ao acaso com o esquema fatorial 3 x 2 x 5 e 2 repetições, considerando os fatores: 1) secagem com 3 níveis – sem secagem, secagem a 50 oC e secagem a 70 oC; 2) embalagem com 2 níveis – sem efeito da luz, com efeito da luz; 3) armazenagem com 5 níveis – t = 0, t = 30, t = 60, t = 90 e t = 120 dias. Foi utilizado o software Assitat 7.5 beta para realizar a análise estatística. Concluiu-se com esta pesquisa que dos modelos empíricos, o de Wang e um melhor ajuste; dos modelos semi-teóricos, o de Page foi que melhor representou o fenômeno físico. Da solução analítica da 2ª Lei de Fick, obteve-se os coeficientes de difusão variando entre 2788 e 4,2894 x10-13 m2/s. A energia de ativação para o processo de secagem de amêndoas de castanha de caju foi de 40,42 kJ/mol para a faixa de temperatura entre 50 e 80 oC. Com relação à parte do azeite pode se concluir que o tratamento prévio de secagem (T = 50 e 70 oC) das amêndoas não influenciou nas características físico-químicas do azeite. / During the cashew nut processing the high percentage of pieces, as being classified, results is a significant lower market price especially on the international market. Nevertheless this rejected part still has its nutrition value preserved, namely in the lipid fraction, reason why the main objective of this work was to use this fraction of pieces for further processing into high value-added final products. In this way its benefits will be reflected in the total supply chain. The challenge of this research was to extract the oil contained in the cashew nut kernels by means of mechanical extraction techniques and study the oxidative stability related to the identity and quality of the extracted oil. Before the oil extraction a thermal pretreatment (drying in a conventional dryer at 50 e 70 oC) of the kernels was analyzed and the effect of exposure to light on the physico-chemical and nutritional properties of the oil, while stored for 120 days at room temperature. Drying kinetics of the kernels were studied by fitting the empirical, semi-empirical and analytical solution of the Fick’s Law to the experimental data aiming to achieve the best fit describing the physical phenomena in the range of 50 and 80 oC. All the analyses were realized by recommended procedures of the AOCS, including the fatty acid determination by Gas Chromatography. The experimental design was totally randomized, with a factorial 3x2x5 e 2 repetitions, considering 1) drying at 3 levels – without drying, drying at 50 oC and at 70 oC; packaging with 2 levels without the exposure to light, with exposure to light; 3) storage with 5 levels - t = 0, t = 30, t = 60, t = 90 and t = 120 days. Hereby the Statistical Software Assistat 7.5 beta was used for the statistical calculations. At this work it was concluded the empirical models of Wang & Singh presented the best fitting; the semi-empirical model of Page represented the best physical phenomena. Diffusion coefficients estimated by the 2nd Law of Fick varied from 2788 to 4,2894 x10-13 m2/s. Within the range of 50 and 80 oC, the Activation energy for the cashew kernels was 40,42 kJ/mol. Finally it can be concluded that the physico-chemical properties of the cashew kernel oil were not affected by the thermal pretreatment (T = 50 and 70 oC).

A adrenoleucodistrofia ligada ao cromossomo X (X-ALD) é uma doença peroxissomal bioquimicamente caracterizada pelo acúmulo de ácidos graxos de cadeia muito longa (“Very Long Chain Fatty Acids” - VLCFA), principalmente os ácidos hexacosanóico (C26:0) e tetracosanóico (C24:0), em diferentes tecidos e fluidos orgânicos. A doença é clinicamente caracterizada por progressiva desmielinização central e periférica e insuficiência adrenal. Os mecanismos exatos do dano cerebral na X-ALD são pouco conhecidos. O tratamento usual para X-ALD com a mistura gliceroltrioleato/gliceroltrierucato na proporção 4:1, conhecido como óleo de Lorenzo (OL), em combinação com uma dieta de restrição dos VLCFA normaliza os níveis de VLCFA, mas em pacientes sintomáticos os sintomas neurológicos persistem ou progridem. Os radicais livres parecem estar envolvidos em um grande número de enfermidades no ser humano, tais como nas doenças neurodegenerativas (como doença de Parkinson, doença de Alzheimer e esclerose múltipla), nas doenças crônico-inflamatórias, nas doenças vasculares e no câncer. Considerando que a geração de radicais livres está envolvida em várias desordens neurodegenerativas, no presente estudo foram avaliados vários parâmetros de estresse oxidativo em plasma, eritrócitos e fibroblastos de pacientes sintomáticos com X-ALD. Também foi avaliado o efeito do tratamento com OL sobre diferentes parâmetros de estresse oxidativo em plasma e em eritrócitos de pacientes sintomáticos e assintomáticos com X-ALD tratados e não tratados com OL. Considerando que não é possível estudar estresse oxidativo em córtex cerebral de pacientes com X-ALD, foi avaliado o efeito in vitro da mistura VI ácido oleico (C18:1)/ácido erúcico (C22:1) sobre diversos parâmetros de estresse oxidativo em plasma e em eritrócitos humanos normais e em córtex cerebral de ratos adicionados dos ácidos hexacosanóico(C26:0) e tetracosanóico (C24:0). Foi verificado um aumento significativo da quimiluminescência e das espécies reativas do ácido tiobarbitúrico (TBA-RS), refletindo uma indução da peroxidação lipídica, bem como uma diminuição da reatividade antioxidante total (TAR) medida em plasma de pacientes sintomáticos, indicando uma capacidade deficiente em rapidamente combater um aumento das espécies reativas. Também foi observado um aumento da atividade da glutationa peroxidase (GPx) em eritrócitos e das atividades da catalase (CAT) e da superóxido dismutase (SOD) em fibroblastos dos pacientes sintomáticos estudados. Estes dados sugerem que o estresse oxidativo pode estar envolvido na fisiopatologia da X-ALD. Verificamos também que o OL não reverteu o aumento do TBA-RS no plasma de indivíduos X-ALD. A determinação de TAR não apresentou alterações no plasma de pacientes X-ALD sintomáticos e assintomáticos antes e após o tratamento com OL. A atividade das enzimas antioxidantes CAT, GPx e SOD não se mostrou alterada em eritrócitos destes pacientes tratados ou não com OL. Nos experimentos in vitro, foi constatado um aumento significativo da quimiluminescência e de TBA-RS em plasma humano e em córtex cerebral de ratos adicionados dos ácidos C26:0C24:0, porém a mistura C18:1/C22:1 não reverteu este efeito. A medida de TAR não se mostrou alterada em córtex cerebral de ratos adicionado de C26:0C24:0, bem como não foi modificada pela mistura C18:1/C22:1. Por outro lado, a adição de C26:0C24:0 em plasma humano diminuiu a medida de TAR, porém a mistura C18:1/C22:1 não alterou esse efeito. As atividades das enzimas antioxidantes CAT e GPx não foram alteradas em eritrócitos humanos e em córtex cerebral de ratos pela adição de C26:0C24:0 , nem pela mistura C18:1/C22:1. O mesmo foi observado na medida de SOD em eritrócitos humanos adicionados de C26:0C24:0. A medida da atividade da SOD em córtex cerebral de ratos apresentou um aumento significativo induzido por C26:0C24:0 , porém a presença da mistura C18:1/C22:1 não modificou este efeito. Estes resultados sugerem fortemente que o estresse oxidativo possa estar envolvido na fisiopatologia da X-ALD e que o tratamento com óleo de Lorenzo não modifica estes parâmetros de estresse oxidativo. Assim, novas estratégias terapêuticas deveriam ser investigadas para pacientes de X-ALD.

O processo de hidrogenação vegetal utilizado pelas indústrias alimentícias tem provocado o aumento no consumo de ácidos graxos trans (AGT). Estudos epidemiológicos confirmaram correlação positiva entre ingestão de AGT e risco de doenças cardiovasculares. Nesse contexto, surge como alternativa o óleo de palma, livre de AGT. Embora há evidências dos efeitos da ingestão de AGT no sistema cardiovascular, faltam estudos que avaliem o impacto do conteúdo lipídico da dieta no Sistema Nervoso Central. A adenosina é um neuromodulador que pela ligação nos seus receptores A1 (inibitórios) e A2A (facilitatórios) participa de vários sistemas de neurotransmissores, como dopamina, noradrenalina e glutamato. Nosso objetivo é verificar alterações comportamentais e neuroquímicas em ratos adultos que receberam dieta normolipídica, contendo AGT ou óleo de palma, desde o período gestacional. Três grupos de ratas Wistar receberam dietas normolipídicas diferindo a fonte lipídica: óleo de soja (OS; controle); óleo de palma (OP); gordura hidrogenada/trans (GT). Após duas semanas de adaptação à dieta e acasalamento, as fêmeas receberam a mesma dieta até o final da lactação. No desmame, filhotes machos continuaram com a mesma dieta até 60 dias pós-natal. Para avaliar parâmetros de ansiedade e atividade locomotora nos ratos com 2 meses de idade, foram realizados os testes de labirinto em cruz elevado (LCE) e arena em campo aberto (CA), respectivamente. Esquiva inibitória (EI) e reconhecimento de objetos (RO) foram realizados para teste de memória e aprendizado. Após 24h, os animais foram sacrificados e córtex, hipocampo e hipotálamo separados para análise da densidade de receptores A1 por Western Blot. No LCE, os animais que receberam a dieta GT permaneceram mais tempo nos braços abertos em comparação aos grupos que receberam as dietas OS e OP. Os grupos OP e GT fizeram menor número de cruzamentos comparados ao grupo OS no CA. Os grupos OP e GT tiveram a memória de curta duração prejudicada na EI e no RO, comparados ao grupo OS. Houve um prejuízo na memória de longa duração somente no grupo OP na EI. Observou-se diminuição significativa de 39% na densidade do receptor A1 no hipocampo de ratos que receberam GT (P=0,0335). No hipotálamo, ratos que consumiram a dieta OP apresentaram um aumento significativo de 15% na densidade do receptor A1, comparado ao grupo OS (P=0,0031). Não houve alterações neuroquímicas no córtex dos ratos submetidos às dietas do estudo. Nossos resultados revelaram que os filhotes submetidos à dieta rica em AGT desde o período intrauterino apresentaram menor ansiedade, menor atividade locomotora e declínio na memória de curta duração na idade adulta, enquanto os animais que receberam OP no mesmo período não alteraram o comportamento de ansiedade, mas tiveram menor atividade locomotora e declínio cognitivo na memória de curta e de longa duração. Também foram encontradas alterações no imunoconteúdo dos receptores de adenosina A1 em diferentes estruturas cerebrais e conforme o tratamento dietético. Este estudo sugere a importância da qualidade lipídica da dieta oferecida desde o período gestacional, que pode estar relacionada a comportamento de ansiedade e desempenho cognitivo na idade adulta. / Dietary consumption of trans fatty acids (TFA) has increased during the 20th century, due to the increasing use of vegetal oil hydrogenation by food industries, which product is hydrogenated fat. Epidemiolgy studies have shown that TFA intake is correlated to risk for cardiovascular diseases. Thus, palm oil has emerged as an alternative to hydrogenated fat. Eventhough studies are advanced in cardiovascular research, the impact of dietary fat intake in Central Nervous System are still lacking. Adenosine is a neuromodulator which via its metabotropic receptors A1 and A2A participates in the neurotransmission of some neurotransmitters such as dopamine, noradrenaline and glutamate. The aim of the present study was to investigate whether intake of different diets from early pregnancy until adult life of offspring could promote behavioral and neurochemical alterations. Wistar female rats were divided into three groups and received isocaloric/normolipidic diets with soybean oil (SO, control diet), palm oil (PO) or hydrogenated-trans fat (TF) as a fat source, during pregnancy and lactation. After weaning, male pups continued receiving the same diet up to 60 days-old. Elevated plus-maze (EPM) was chosen to evaluate anxiety-like behavior and open field task (OF) to verify locomotor activity. For learning and memory analysis, we chose a non-aversive (Object Recognition Task, OR) and an aversive task (Inhibitory Avoidance, IA). The immunocontent of adenosine receptors in cortex, hippocampus and hypothalamus were studied by Western Blot. In EPM, rats receiving TF diet spent more time in the open arms, comparing to SO and PO groups. In OF, number of crossing was significantly lower both in TF and PO groups, comparing to SO group. We also found short-term memory impairment in both memory tasks in rats fed PO and TF diet, whereas long-term memory was modified only in animals receiving PO diet. Neurochemical alterations were found in adenosine receptor A1 in hippocampus of animals fed TF diet, with a significant 39% decreasing in the immunocontent comparing with SO diet (P=0,0335); and in hypothalamus from PO group, with a significant 15% increasing in the immunocontent (P=0,0031). The offspring exposed to TF diet during development were less anxious, presented lower locomotor activity and impairment in short-term memory in adulthood, whereas PO group had similar alterations, except that of anxiety. We also found alterations of adenosine receptor immunocontent in different brain areas that were dependent of the type of fat source. This work suggests the importance of the quality of fat source during development up to adulthood, which may be related in anxiety behavior and cognitive performance in memory tasks.

Os ácidos fitânico (Fit) e pristânico (Prist) são ácidos graxos saturados de cadeia lateral ramificada, cujas concentrações estão aumentadas em diversas doenças peroxissomais. Os pacientes afetados por essas desordens apresentam manifestações clínicas heterogêneas com envolvimento neurológico importante. O aumento nas concentrações do Fit e Prist, que podem chegar a 5000 μM e 300 μM no plasma, respectivamente, parece estar correlacionado com a severidade das doenças, indicando que estes ácidos graxos possam ser neurotóxicos. Considerando que a fisiopatologia dos sintomas neurológicos dessas doenças ainda não está bem estabelecida e tendo em vista a importância do metabolismo energético para o sistema nervoso central, o presente trabalho se propôs a investigar os efeitos in vitro dos ácidos Fit e Prist sobre vários parâmetros do metabolismo energético. Inicialmente, observamos que o Fit não diminuiu a produção de CO2 a partir de D-[U-14C] glicose e ácido [1-14C] acético, sugerindo que não houve comprometimento da via glicolítica ou do ciclo do ácido cítrico (CAC). Esse último resultado foi confirmado pela determinação da atividade das enzimas do CAC, onde não foram observadas alterações. Por outro lado, o Fit diminuiu significativamente a atividade dos complexos I, I-III, II, II-III e IV da cadeia respiratória, indicando que o fluxo de elétrons por essa cadeia está prejudicado na presença desse ácido graxo. Também verificamos que a atividade da enzima creatina quinase não foi alterada pelo Fit. Finalmente, medimos a atividade da enzima Na+,K+-ATPase na presença de Fit e observamos que esse ácido graxo diminuiu de maneira acentuada essa atividade, indicando que a neurotransmissão está prejudicada por esse metabólito. Por outro lado, investigamos a ação do Prist sobre a produção de CO2 a partir de ácido [1-14C] acético e observamos que esse metabólito diminuiu esse parâmetro, indicando o comprometimento do CAC. Avaliamos se esse efeito deletério pudesse ter sido causado pela diminuição de coenzima A devido a uma possível competição entre o Prist e acetato por essa coenzima. Observamos que os efeitos inibitórios sobre essa atividade não foram devidos a uma depleção de coenzima A. Em seguida, investigamos o efeito do Prist sobre as atividades dos complexos da cadeia respiratória e observamos que esse ácido graxo diminuiu a atividade dos complexos I, II e II-III sem interferir com a atividade do complexo IV, o que indica claramente que esse ácido graxo interfere no fluxo dos elétrons pela cadeia respiratória, podendo potencialmente comprometer a geração de ATP. Também observamos que a atividade da enzima creatina quinase não foi alterada pelo Prist. Entretanto, foi observada uma diminuição acentuada na atividade da enzima Na+,K+-ATPase causada pelo Prist, o que indica que pode haver um comprometimento na manutenção do potencial da membrana necessário para o funcionamento da neurotransmissão. Nossos resultados sugerem que os ácidos graxos Fit e Prist acumulados em algumas doenças peroxissomais comprometem o metabolismo energético e possivelmente a neurotransmissão e que esses mecanismos podem estar envolvidos no dano neurológico apresentado pelos pacientes afetados por essas desordens. / Phytanic acid (Phyt) and pristanic acid (Prist) are branched-chain saturated fatty acids whose concentrations are elevated in various peroxisomal disorders. Patients affected by these disorders present heterogeneous clinical manifestations with predominant neurological involvement. The elevation of plasma, Phyt and Prist concentrations, that can reach up to 5000 μM and 300 μM, respectively, seems to be correlated with the severity of the symptoms, indicating that these fatty acids may be neurototoxic. Considering that the pathophysiology of the neurological symptoms of these diseases are not well established and the importance of the energy metabolism to the central nervous system, the present work proposed to investigate the in vitro effects of Phyt and Prist on various parameters of energy metabolism. Initially, we observed that Phyt did not reduce CO2 production from labeled glucose and acetate, suggesting that this acid did not alter glycolysis and citric acid cycle (CAC) activity. CAC enzyme activities were also not modified by Fit reinforcing the view that the CAC is not disturbed by Fit. On the other hand, Phyt diminished the activities of complexes I, I-III, II, II-III and IV of the respiratory chain, indicating that the electron flow through this chain is impaired by this fatty acid that could lead toa disturbance of ATP generation. We also verified that the activity of creatine kinase was not altered by this metabolite. Finally, we measured the activity of Na+,K+-ATPase in the presence of Phyt and observed that this fatty acid drastically reduced this activity, indicating that the maintenance of membrane potential and consequently neurotransmission is probably compromised by this metabolite. On the other hand, we investigated the effect of Prist on CO2 production from labeled acetate and observed that this metabolite decrease this parameter, indicating an impairment of CAC functioning. We also evaluated if this effect could be due to a decrease of coenzyme A due to a possible competition between Prist and acetate for this coenzyme. We observed that the inhibitory effects on this activity was not caused by depletion of coenzyme A. Next, we investigated the effect of Prist on the activities of the respiratory chain complexes and observed that this fatty acid reduced the activity of complexes I, II and II-III without interfering with complex IV, which clearly indicates that this fatty acid compromises the electron flow through the respiratory chain that could potentially reduce ATP generation. We also verified that the activity of creatine kinase was not altered by Prist. However, we observed a large decrease on the activity of Na+,K+-ATPase caused by Prist, which indicates that there can be a compromise on the maintenance of membrane potential necessary to a normal neurotransmission Our results suggest that the fatty acids Phyt and Prist accumulated in some peroxisomal diseases compromise energy metabolism and possibly the neurotransmission and that these mechanisms may be involved with the neurological damage presented by patients affected by these disorders.

Durante as últimas décadas a incidência de obesidade e diabetes tipo 2 vem aumentando assustadoramente, principalmente, em crianças. Recentes estudos sugerem que a hiperglicemia crônica, situação comum em diabéticos sem controle sobre a glicemia, altera mecanismos intracelulares, incluindo aumento na via dos polióis, ativação da proteína quinase C, aumento da via das hexosaminas e aumento na formação de produtos finais da glicação avançada (AGEs). Complicações vasculares como a nefropatia e a neuropatia são comumente encontradas em pacientes diabéticos, assim como falha na função cardíaca e hepática. Os AGEs estão relacionados com o aumento de: estresse oxidativo, dano ao ADN, citocinas pró-inflamatórias e resistência à insulina. Nos últimos anos muitas drogas têm sido testadas para prevenção ou diminuição dos efeitos das glicotoxinas, principalmente no diabetes, entretanto poucas obtiveram sucesso. Na presente tese, demonstramos que as glicotoxinas endógenas e exógenas afetam o metabolismo de alguns aminoácidos e o metabolismo energético do sistema nervoso central de maneira a prejudicar sua homeostase. Podemos concluir, também, que os Ω3- PUFAs demonstraram melhorar o estado redox no fígado e no rim de ratos diabéticos alimentados com uma dieta hiperlipídica aquecida. Estes resultados podem sugerir que os ácidos graxos poli-insaturados Omega 3 (Ω3-PUFAs) possam ser adjuvante no tratamento de algumas doenças como diabetes mellitus e resistência à insulina. / During the last decades the incidence of obesity and type 2 diabetes has increased alarmingly, especially in children. Some studies suggest that chronic hyperglycemia, a situation common in diabetics with no control over blood glucose levels, alters intracellular mechanisms, including increased polyol pathway, activation of protein kinase C, increased of Hexosamines pathway and increased formation of advanced glycation end products (AGEs). Vascular complications such as nephropathy and neuropathy are commonly found in diabetic patients, as well as cardiac and liver failure. AGEs are related to the increase: oxidative stress, DNA damage, proinflammatory cytokines and insulin resistance. In recent years several drugs have been tested for preventing or mitigating the effects of glycotoxins, especially in diabetes, but few have succeeded. In this thesis, we demonstrate that endogenous and exogenous glycotoxins affect metabolism of some amino acids and energy metabolism of the central nervous system in a manner detrimental homeostasis. We can also conclude that Ω3-PUFAs shown to improve the redox state in liver and kidney of diabetic rats fed a heated fat diet. These results may suggest that polyunsaturated fatty acids Omega 3 (Ω3-PUFAs) can be used as adjuvant in the treatment of some diseases such as diabetes mellitus and insulin resistance.

A dieta cetogênica (DC) é constituída por alta quantidade de ácidos graxos, baixa ou ausência de carboidratos e baixos ou normais níveis de proteínas. Na ingestão de DC promove substituição parcial de glicose por corpos cetônicos (CCs) como combustível energértico. Além de CCs, o teor e proporção de ácidos graxos poliinsaturados (PUFAs) pode ser considerado um mediador dos efeitos de DC. A DC tem sido proposta como uma abordagem neuroprotetora em casos de epilepsia refratária, doença de Parkinson, doença de Alzheimer, esclerose lateral amiotrófica, transtornos psiquiátricos como a depressão e a doença bipolar. No entanto, o mecanismo de ação neuroprotetora da dieta não é bem conhecido e seus efeitos sobre o SNC são limitados. O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito da DC com diferentes composições de PUFAs no metabolismo periférico e neuroglial. Ratos Wistar machos (30 dias) foram submetidos a 8 semanas de ingestão de diferentes dietas: controle, cetogênica clássica e cetogênica enriquecida com ômega-3. Ao final do tratamento, foram analisados parâmetros bioquímicos da periferia e do sistema nervoso central. Não houve alterações no perfil sérico dos animais e ambas DCs promoveram cetogênese nos animais. As DCs reduziram os níveis de duas moléculas supostamente com ação neurotrófica no SNC: BDNF no estriado e S100B no líquido cefalorraquidiano de ratos. Enquanto que, o nível de GSH aumentou no hipocampo. Essas alterações não foram afetadas pela proporção de PUFAs entre as diferentes DCs. Esses achados reforçam a importância desta dieta como indutor de mudanças do SNC, o que pode contribuir para entender a atividade neuroprotetora ou efeitos colaterais da DC em distúrbios cerebrais. / The ketogenic diet (KD) is constituted by high amount of fatty acids, low or absence of carbohydrates and low or normal protein levels. It has been proposed that ketone bodies partially replace glucose consumption as a fuel to maintain neuronal activity. In addition to KBs, the content and proportion of polyunsaturated fatty acids (PUFAs) can be considered as a mediator of KD. The KD have been proposed as one approach neuroprotective in cases of refractory epilepsy, Parkinson's disease, Alzheimer's disease, amyotrophic lateral sclerosis, psychiatric disorders as depression and bipolar disorder. However, the mechanism of their neuroprotective's action is not well known and its effects on the CNS is limited. The objective of this study was to evaluate the effect of KD with different compositions of PUFAs in neuronal and peripheral metabolism. Male Wistar rats (30 days) fed 8 weeks of different diets: control, classic ketogenic and ketogenic enriched with omega-3. At the treatment end, were analyzed biochemical parameters from the periphery and CNS. No change on serum profile of animals, both KDs were ketogenic's effects in animals. The KDs reduced the levels of two putatively-neurotrophic molecules of two molecules supposedly neurotrophic with the CNS, BDNF in the striatum and S100B in cerebrospinal fluid of rats. However, the level of GSH increased in the hippocampus. These changes were not affected by the proportion of PUFAs between different KDs. These findings reinforce the importance of diet to induce changes in the CNS, which may contribute to understand the neuroprotective activity (or effects) of the KD on brain disorders.

Os ácidos fitânico (Fit) e pristânico (Prist) são ácidos graxos saturados de cadeia lateral ramificada, cujas concentrações estão aumentadas em diversas doenças peroxissomais. Os pacientes afetados por esses distúrbios apresentam predominantemente manifestações clínicas neurológicas. As concentrações elevadas do Fit e Prist, que podem chegar a 5000 μM e 300 μM, respectivamente, no plasma dos indivíduos afetados, indicam que estes ácidos graxos possam ser neurotóxicos. Considerando que a fisiopatologia dos sintomas neurológicos dessas doenças ainda não está bem estabelecida, o presente trabalho se propôs a investigar os efeitos in vitro dos ácidos Fit e Prist sobre vários parâmetros do metabolismo energético e sobre a Na+,K+-ATPase em cerebelo e cérebro de ratos jovens. Inicialmente, observamos que o Fit diminuiu a atividade dos complexos da cadeia respiratória I, I-III, II e II-III, sem alterar o IV, indicando que o funcionamento da cadeia respiratória está prejudicado por esse ácido graxo. Além disso, o Fit diminuiu o estado 3 da respiração mitocondrial, achados que refletem uma inibição metabólica. Por outro lado, a atividade da enzima creatina quinase (CK), não foi alterada pelo Fit, enquanto a atividade da enzima Na+,K+-ATPase foi diminuída de maneira acentuada, indicando que a neurotransmissão possa estar prejudicada por esse metabólito. Além disso, o Fit aumentou o estado 4 da respiração mitocondrial e diminuiu os valores do índice de controle respiratório (RCR). O Fit também diminuiu o potencial de membrana, que foi atenuado pela adição de NAC, e o conteúdo de equivalentes reduzidos de NAD(P)H na matriz mitocondrial, sugerindo um efeito desacoplador da fosforilação oxidativa. Já o Prist inibiu a produção de 14CO2 a partir de [1-14C] acetato, sugerindo uma redução da atividade do ciclo do ácido cítrico. O Prist também diminuiu acentuadamente a atividade dos complexos I, II e II-III sem interferir na atividade do complexo IV, o que indica que esse ácido graxo interfere no fluxo dos elétrons pela cadeia respiratória, podendo comprometer a geração de ATP. Além disso, o Prist diminuiu o estado 3 da respiração e a razão ADP/O, achados que indicam uma inibição metabólica e também uma diminuição na eficiência da fosforilação oxidativa provocada por esse ácido graxo. Também determinamos as atividades da enzima CK, que não foi alterada pelo Prist, e da enzima Na+,K+-ATPase que foi significativamente reduzida, o que indica que a manutenção do potencial de membrana necessário para o funcionamento da neurotransmissão possa ser comprometida pelo Prist. Além disso, o Prist aumentou o estado 4 da respiração mitocondrial e diminuiu os valores do índice de RCR. O Prist também diminuiu o potencial de membrana e o conteúdo de equivalentes reduzidos (NAD(P)H) da matriz mitocondrial, achados que sugerem um efeito desacoplador da fosforilação oxidativa. O Prist também provocou inchamento mitocondrial que foi prevenido por ciclosporina e por NacetilcisteÍna, sugerindo o envolvimento do PTP nesse efeito, provavelmente através de mecanismos oxidativos. Nossos resultados sugerem que os ácidos graxos Fit e Prist acumulados em algumas doenças peroxissomais comprometem o metabolismo energético, atuando como desacopladores e inibidores da fosforilação oxidativa, bem como a neurotransmissão. É possível que esses mecanismos possam estar envolvidos no dano neurológico apresentado pelos pacientes afetados por essas desordens. / Phytanic acid (Phyt) and pristanic acid (Prist) are branched-chain saturated fatty acids whose concentrations are elevated in various peroxisomal disorders. Patients affected by these disorders present predominant neurological involvement. The elevation of plasma Phyt and Prist concentrations that can reach up to 5000 μM and 300 μM, respectively, indicate that these fatty acids may be neurotoxic. Considering that the pathophysiology of the neurological symptoms of these diseases are not well established, the present work proposed to investigate the in vitro effects of Phyt and Prist on various parameters of energy metabolism and Na+,K+-ATPase in cerebellum and brain of young rats. Initially, we observed that Phyt diminished the activities of complexes I, I-III, II and II-III but not IV of the respiratory chain, indicating that the respiratory chain function is impaired by this fatty acid. In addition, Phyt decreased state 3 of respiration, reflecting a metabolic inhibition. On the other hand, the activity of creatine kinase was not altered by this metabolite, whereas the activity of Na+,K+-ATPase was drastically reduced, indicating that the neurotransmission is probably compromised by this metabolite. Besides, Phyt markedly increased state 4 respiration and reduced the respiratory control ratio. Phyt also diminished the mitochondrial membrane potential, attenuated by NAC, and the matrix NAD(P)H levels, suggesting an uncoupler effect of oxidative phosphorylation. Regarding on Prist effects, this fatty acid decrease 14CO2 production from labeled acetate suggesting an impairment of CAC functioning. Prist also reduced the activities of the respiratory chain complexes and observed that this fatty acid reduced the activity of complexes I, II and II-III without interfering with complex IV, indicating that this fatty acid compromises ATP generation. In addition, Prist decreased state 3 of respiration and ADP/O ratio, indicating a metabolic inhibition provoked by this fatty acid. We also determined the activities of creatine kinase, that was not altered by Prist, and .Na+,K+-ATPase, that was significantly reduced, indicating that the maintenance of membrane potential necessary to a normal neurotransmission may be a compromise by Prist. In addition, Prist increased state 4 respiration and diminished the respiratory control ratio. Prist also diminished the mitochondrial membrane potential, which was not prevented by NAC, and the matrix NAD(P)H levels, suggesting an uncoupler effect of oxidative phosphorylation. Prist also provoked mitochondrial swelling and this effect was prevented by both cyclosporine and NAC, suggesting a PTP involvement on this effect probably through oxidative mechanisms. Taken together, our results suggest that the fatty acids Phyt and Prist accumulated in some peroxisomal diseases compromise energy metabolism, acting as uncouplers and oxidative phosphorylation inhibitors, as well as the neurotransmission. It is feasible that these mechanisms may be involved with the neurological damage presented by patients affected by these disorders.

O presente estudo tem por objetivo investigar a influência da privação dietética de ácidos graxos ω3 no sistema glutamatérgico no hipocampo de ratos Wistar em parâmetros ontogenéticos e relacionados à neuroproteção. Os ratos foram alimentados, desde a gestação até a vida adulta, com duas dietas diferentes: uma dieta contendo ácidos graxos ω3 (grupo controle, C) e outra deficiente nestes ácidos graxos (grupo deficiente, D). Nos experimentos ontogenéticos, foram avaliados os imunoconteúdos das subunidades de receptores glutamatérgicos ionotrópicos do tipo NMDA (NR2 A/B) e AMPA (GluR1), bem como da isoforma alfa da cinase dependente de cálcio e calmodulina do tipo II (αCaMKII). Também foram avaliados a capacidade do glutamatode ligar-se a seus receptores e a captação de [3H]glutamato em fatias de hipocampo. Para investigar o efeito da privação de ácidos graxos ω3 na resposta cerebral frente à injúria isquêmica, fatias de hipocampo foram submetidas à privação de glicose e oxigênio (OGD), um modelo de isquemia in vitro. O grupo D apresentou imunoconteúdo reduzido de todas as proteínas avaliadas aos 02 dias de vida, o que foi sendo normalizado aos 21 dias (exceto pela αCaMKII) e aos 60 dias. O mesmo padrão foi observado na capacidade de ligação do glutamato aos seus receptores. Porém a captação de [3H]glutamato não foi afetada pelas dietas. Nos experimentos de OGD, o grupo D apresentou maior dano celular e uma queda na captação de [3H]glutamato mais acentuada que o grupo controle. Ainda, a privação de ácidos graxos ω3 influenciou a resposta celular anti-apoptótica após OGD, afetando a fosforilação das proteínas GSK3β e ERK1/2, mas não a fosforilação da Akt. Estes resultados sugerem que os ácidos graxos ω3 são importantes para o desenvolvimento do sistema glutamatérgico e para a proteção celular após dano isquêmico, além de ser importante para ativação de rotas de sinalização anti-apoptóticas. / The effect of dietary deprivation of essential omega-3 fatty acids on parameters of the glutamatergic system related to brain ontogeny and neuroprotection was investigated in this study. Rats were fed with two different diets: omega-3 diet (control group) and omega-3 deprived-diet (D group). In ontogeny experiments, it was evaluated the hippocampal immunocontent subunits of the of ionotropic glutamatergic receptor NMDA and AMPA (NR2 A\B and GluR1, respectively) and the alfa isoform of the calcium-calmodulin protein kinase tipe II (αCaMKII), as well as the binding and uptake of [3H]glutamate. To assess the influence of omega-3 fatty acids deprivation on brain responses to ischemic insult, hippocampal slices were submitted to oxygen and glucose deprivation (OGD), a model of in vitro ischemia. The D group showed lower immunocontent of all proteins analyzed at 02 days of life (P2) than the control group, and it was normalized at P21 (except for αCaMKII) and P60. The same pattern was found for [3H]glutamate binding, while [3H]glutamate uptake was not affected. In the OGD studies, the D group showed higher cell damage and stronger decrease in the [3H]glutamate uptake. Moreover, omega-3 deprivation influenced anti-apoptotic cell response after OGD, affecting GSK-3beta and ERK1/2, but not Akt phosphorylation. Taken together, these results suggest that omega-3 fatty acids are important for the glutamatergic development and cell protection after ischemia, and also seem to play an important role on activation of anti-apoptotic signaling pathways.

A deficiência da desidrogenase de acil-CoA de cadeia média (MCAD) é o mais frequente defeito de oxidação de ácidos graxos, caracterizado bioquimicamente pelo acúmulo tecidual predominante dos ácidos graxos de cadeia média octanoato (AO), decanoato (AD) e cis-4-decenoato (AcD). Embora os sinais clínicos dos afetados sejam fundamentalmente neurológicos, os mecanismos fisiopatológicos do dano do sistema nervoso central apresentado pelos pacientes afetados por esse distúrbio ainda não estão esclarecidos. Tem sido, no entanto, levantada a hipótese de que os ácidos graxos acumulados nesta doença possam exercer efeitos tóxicos. Neste cenário, o objetivo do presente trabalho foi investigar os efeitos in vitro dos ácidos AO, AD e AcD sobre parâmetros de função mitocondrial e de estresse oxidativo em cérebro de ratos de 30 dias de vida, uma vez que o metabolismo energético é muito ativo e as defesas antioxidantes estão diminuídas neste tecido. Inicialmente, observamos que todos os ácidos graxos testados dimuíram o potencial de membrana mitocondrial em preparações mitocondriais de cérebro de ratos, sendo que as concentrações mais altas testadas do AD e do AcD exerceram efeitos comparáveis ao de um clássico desacoplador da fosforilação oxidativa, sugerindo que estes ácidos graxos atuem como desacopladores. Os ácidos AO, AD e AcD também aumentaram o estado 4 da respiração mitocondrial e diminuíram os valores do índice de controle respiratório. Além disso, o AD e o AcD diminuíram o estado 3 da respiração tanto com glutamato/malato quanto com succinato como substratos, enquanto que o AO dimiuiu o mesmo parâmetro apenas com o succinato. Também encontramos uma diminuição na razão ADP/O na presença de AD e AcD. O atractilosídeo, inibidor do translocador de nucleotídeos de adenina (ANT), foi capaz de impedir parcialmente o efeito desacoplador do AD, sem alterar os efeitos do AO e do AcD, sugerindo um envolvimento deste translocador no efeito desacoplador do AD. O AO e o AD também diminuíram o consumo de oxigênio em mitocôndrias desacopladas. O AcD também diminuiu a produção de peróxido de hidrogênio, sendo seu efeito maior do que o da rotenona, que inibe o fluxo reverso de elétrons. Os AO e AD diminuíram as atividades dos complexos I-III e IV da cadeia transportadora de elétrons, e o AD também inibiu a atividade do complexo II-III. Todos os três ácidos graxos testados diminuíram o conteúdo de equivalentes reduzidos de NAD(P)H na matriz mitocondrial e a posterior adição de rotenona apenas reverteu o efeito do AO, sugerindo que estes equivalentes estejam sendo perdidos para o meio extramitocondrial. Os ácidos AD e AcD também induziram um maior inchamento mitocondrial, sugerindo que estes ácidos graxos possam atuar como desacopladores provavelmente devido a uma permeabilização nãoseletiva da membrana mitocondrial interna. Também avaliamos o efeito dos mesmos ácidos graxos sobre parâmetros de estresse oxidativo. Observamos que o AO, o AD e o AcD induziram um aumento na peroxidação lipídica em córtex cerebral de ratos, evidenciado por um aumento nos níveis de substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBA-RS) e na medida de quimioluminescência espontânea. Os AD e AcD também causaram dano oxidativo proteico, visto que aumentaram o conteúdo de carbonilas e diminuíram o conteúdo de grupamentos sulfidrila. Além disso, todos os ácidos graxos testados diminuíram as defesas antioxidantes não-enzimáticas, evidenciado pela diminuição do potencial antioxidante total do tecido (TRAP). Entretanto apenas o AD e o AcD diminuíram os níveis de glutationa reduzida (GSH), o principal antioxidante não-enzimático presente no cérebro. O AcD não ocasionou um aumento nos níveis de TBA-RS em preparações mitocondriais de cérebro de ratos, sugerindo que outros componenentes celulares sejam essenciais para os efeitos pró-oxidantes deste ácido graxo. Entretanto, não foi observado nenhum efeito do AD sobre níveis de GSH e o conteúdo de grupamentos sulfidrila em preparações citosólicas, sugerindo um papel para a mitocôndria nos efeitos causados por este ácido graxo. Devemos também enfatizar que os efeitos mais pronunciados foram verificados pelo AcD, seguido do AD e por último do AO. Estes resultados, tomados em seu conjunto, indicam que os principais metabólitos acumulados na deficiência de MCAD exercem efeitos neurotóxicos importantes. Dessa forma, é possível que uma disfunção mitocondrial e o estresse oxidativo, possivelmente com outros mecanismos, atuem sinergicamente, colaborando para o dano neurológico apresentado pelos pacientes afetados pela deficiência da MCAD. / Medium-chain acyl-CoA dehydrogenase (MCAD) deficiency (MCADD) is the most frequent fatty acid oxidation disorder, leading to the accumulation of octanoic (AO), decanoic (AD) and cis-4-decenoic (AcD) acids. Considering that the pathophisiology of the neurological damage found in MCAD-deficient patients is not clear yet, and that a role for neurotoxic accumulating metabolites has been considered, the aim of the present work was to investigate the in vitro effect of AO, AD and AcD on mitochondrial function and oxidative stress parameters in 30-dayold rat brain. Initially we investigated the effect of these fatty acids on mitochondrial homeostasis, and we found that all these three metabolites diminished the mitochondrial membrane potential in mitochondrial preparations of rat brain, and the effects of the highest concentration of AD and AcD were similar to the CCCP effect, a classical uncoupler, suggesting that these fatty acids act as uncouplers of oxidative phosphorylation. AO, AD and AcD also increased state 4 respiration and decreased respiratory control ratio. AD and AcD also decreased state 3 respiration with either glutamate/malate or succinate as substrates, while AO only decreased in the presence of succinate. We also observed a decrease in the ADP/O ratio caused by AD and AcD. Atractyloside, an inhibitor of adenine nucleotide transporter (ANT), mildly prevented the uncoupler effect of AD, without any effect of AcD- and AO-induced effects, suggesting a role for ANT on AD-induced effects. AO and AD also diminished uncoupled state (state U) in mitochondrial preparations. AcD also decreased hydrogen peroxide production, and this effect was greater than rotenone effect, which inhibits the reverse electron flow. AO and AD inhibited the activities of the respiratory chain complexes I-III and IV, and AD also inhibited complex II-III activity. All the fatty acids tested decreased mitochondrial matrix NAD(P)H content, and the further addition of rotenone only reverted AO-induced effect, indicating that these reduced equivalents might be lost from the mitochondrial matrix. AD and AcD also induced a mitochondrial swelling, suggesting that these fatty acids act as uncouplers probably due to a non-selective mitochondrial inner-membrane. We also evaluated the effect of the same fatty acids on oxidative stress parameters. We first observed that lipid peroxidation was increased in the presence of AO, AD and AcD, as observed by the increase in the thiobarbituric acid-reactive substances (TBA-RS) levels and spontaneous chemiluminescence. AD and AcD also caused protein oxidative damage, since they increased carbonyl content and decreased sulfhydryl group content. All the fatty acids tested also decreased the non-enzymatic antioxidant defenses, as they decreased the total radical-trapping antioxidant potential (TRAP). However, only AD and AcD decreased reduced glutathione (GSH) levels, the major antioxidant in the cell. AcD did not induce an increase in TBA-RS levels in mitochondrial preparations, suggesting that mitochondria were not involved in AcD-induced effects. Furthermore, AD did not alter GSH levels and sulfhydryl group content in cytosolic preparations, suggesting a role for mitochondria in AD-induced effects. Taken together, these results suggest that the MCADD accumulating fatty acids cause important neurotoxic effects. Thus, it is feasible that a mitochondrial dysfunction and oxidative stress, allied to other possible toxic effects, act synergistically, collaborating to the neurological damage found in MCAD-deficient patients.