Os n-3 e n-6 são duas famílias de ácidos graxos poli-insaturados. Os ácidos graxos de cadeia longa como o ácido araquidônico (AA) e docosahexaenoico (DHA) apresentam importantes funções no desenvolvimento e funcionamento do cérebro. Os produtos de oxidação dos ácidos graxos poli-insaturados estão presentes ou aumentados ao longo do desenvolvimento de doenças neurodegenerativas. A caracterização de tais produtos é crítica para o estudo que busca entender o seu papel fisiopatológico no desenvolvimento de tais doenças. No presente trabalho, buscou-se o desenvolvimento de uma ferramenta analítica sensível e específica para a detecção e quantificação dos hidroperóxidos e hidróxidos do AA (HpETE e HETE), do seu precursor, o ácido linoleico (HpODE e HODE) e do DHA (HpDoHE e HDoHE). Estes hidroperóxidos foram sintetizados por fotooxidação e os hidróxidos correspondentes foram obtidos através da redução com o NaBH4. Os isômeros isolados foram caracterizados por LC-MS/MS. Os íons produto específicos de cada isômero foram escolhidos para a construção do método de monitoramento de reação selecionada (selected reaction monitoring - SRM) para a realização da análise quantitativa dos analitos de interesse. Cabe salientar que os dados obtidos poderão ser utilizados em bibliotecas de análise lipidômica e oxi-lipidômica pois serão essenciais para a identificação e quantificação dos analítos de interesse do presente estudo em diversas doenças. Utilizando o método padronizado, buscamos investigar o papel dos hidroperóxidos e hidróxidos do DHA, LA e AA em um modelo animal para a esclerose lateral amiotrófica (ELA), uma doença neurodegenerativa que acomete neurônios motores. Foi observado um aumento nos níveis de 13-HpODE, 9-HpODE e 12-HETE no córtex motor dos animais avaliados. Adicionalmente, foram observadas alterações nas taxas lipólica e lipogênica no tecido adiposo para os animais ELA em relação aos respectivos controles. Em conjunto, os dados apresentados no presente trabalho corroboram com os trabalhos da literatura que associam alteração dos níveis dos produtos de oxidação dos ácidos graxos poli-insaturados em doenças neurodegenerativas e o metabolismo energético alterado em ELA. Futuramente é necessária uma investigação mais ampla dos níveis dos hidroperóxidos e hidróxidos lipídicos em diferentes tecidos e do metabolismo lipídico, e os conhecimentos gerados poderão ser uma importante fonte de novas opções terapêuticas para os pacientes portadores de ELA. / The n-3 and n-6 are two olyunsaturated fatty acids families. The long chain fatty acids such as arachidonic (AA) and docosahexaenoic acid (DHA) have important roles in the development and function of the brain. Polyunsaturated fatty acids (PUFAs) oxidation products are present or increased during the progression of neurodegenerative diseases. The characterization of DHA oxidation products is critical to understand their roles in the development of such diseases. In the present study, we sought to develop a sensitive and specific analytical tool for the detection and quantification of AA hydroperoxides and hydroxides (HPETE and HETE), its precursor linoleic acid (HPODE and HODE) and DHA (HpDoHE and HDoHE). These hydroperoxides were synthesized by photooxidation and the corresponding hydroxides were obtained by reduction with NaBH4. The isolated isomers were characterized by LC-MS/MS, and unique and specific fragment ions were chosen to construct a selected reaction monitoring (SRM) method for the targeted quantitative analysis. It should be emphasized that the data obtained - in the form of lipidomics and oxy-lipidomics libraries - may be used to assist in several diseases. Using the standardized method, we investigated the role of hydroperoxides and hydroxides of DHA, LA and AA in an animal model of amyotrophic lateral sclerosis (ALS), a neurodegenerative disease that affects motor neurons. Increased levels of 13-HPODE, 9-HPODE and 12-HETE were observed in the animals motor cortex. Additionally, results show changes in lipogenic and lipolytic rates in adipose tissue for ALS animals when compared to their respective controls. Altogether, the data presented herein corroborate with the literature by linking altered levels of PUFAs oxidation products in neurodegenerative diseases with altered energetic metabolism in ALS. In the future, a more extensive investigation of the hydroperoxide and hydroxide level in different tissues as well as the lipid metabolism must be done, which could lead to new therapeutic options for ALS patients

Os n-3 e n-6 são duas famílias de ácidos graxos poli-insaturados. Os ácidos graxos de cadeia longa como o ácido araquidônico (AA) e docosahexaenoico (DHA) apresentam importantes funções no desenvolvimento e funcionamento do cérebro. Os produtos de oxidação dos ácidos graxos poli-insaturados estão presentes ou aumentados ao longo do desenvolvimento de doenças neurodegenerativas. A caracterização de tais produtos é crítica para o estudo que busca entender o seu papel fisiopatológico no desenvolvimento de tais doenças. No presente trabalho, buscou-se o desenvolvimento de uma ferramenta analítica sensível e específica para a detecção e quantificação dos hidroperóxidos e hidróxidos do AA (HpETE e HETE), do seu precursor, o ácido linoleico (HpODE e HODE) e do DHA (HpDoHE e HDoHE). Estes hidroperóxidos foram sintetizados por fotooxidação e os hidróxidos correspondentes foram obtidos através da redução com o NaBH4. Os isômeros isolados foram caracterizados por LC-MS/MS. Os íons produto específicos de cada isômero foram escolhidos para a construção do método de monitoramento de reação selecionada (selected reaction monitoring - SRM) para a realização da análise quantitativa dos analitos de interesse. Cabe salientar que os dados obtidos poderão ser utilizados em bibliotecas de análise lipidômica e oxi-lipidômica pois serão essenciais para a identificação e quantificação dos analítos de interesse do presente estudo em diversas doenças. Utilizando o método padronizado, buscamos investigar o papel dos hidroperóxidos e hidróxidos do DHA, LA e AA em um modelo animal para a esclerose lateral amiotrófica (ELA), uma doença neurodegenerativa que acomete neurônios motores. Foi observado um aumento nos níveis de 13-HpODE, 9-HpODE e 12-HETE no córtex motor dos animais avaliados. Adicionalmente, foram observadas alterações nas taxas lipólica e lipogênica no tecido adiposo para os animais ELA em relação aos respectivos controles. Em conjunto, os dados apresentados no presente trabalho corroboram com os trabalhos da literatura que associam alteração dos níveis dos produtos de oxidação dos ácidos graxos poli-insaturados em doenças neurodegenerativas e o metabolismo energético alterado em ELA. Futuramente é necessária uma investigação mais ampla dos níveis dos hidroperóxidos e hidróxidos lipídicos em diferentes tecidos e do metabolismo lipídico, e os conhecimentos gerados poderão ser uma importante fonte de novas opções terapêuticas para os pacientes portadores de ELA. / The n-3 and n-6 are two olyunsaturated fatty acids families. The long chain fatty acids such as arachidonic (AA) and docosahexaenoic acid (DHA) have important roles in the development and function of the brain. Polyunsaturated fatty acids (PUFAs) oxidation products are present or increased during the progression of neurodegenerative diseases. The characterization of DHA oxidation products is critical to understand their roles in the development of such diseases. In the present study, we sought to develop a sensitive and specific analytical tool for the detection and quantification of AA hydroperoxides and hydroxides (HPETE and HETE), its precursor linoleic acid (HPODE and HODE) and DHA (HpDoHE and HDoHE). These hydroperoxides were synthesized by photooxidation and the corresponding hydroxides were obtained by reduction with NaBH4. The isolated isomers were characterized by LC-MS/MS, and unique and specific fragment ions were chosen to construct a selected reaction monitoring (SRM) method for the targeted quantitative analysis. It should be emphasized that the data obtained - in the form of lipidomics and oxy-lipidomics libraries - may be used to assist in several diseases. Using the standardized method, we investigated the role of hydroperoxides and hydroxides of DHA, LA and AA in an animal model of amyotrophic lateral sclerosis (ALS), a neurodegenerative disease that affects motor neurons. Increased levels of 13-HPODE, 9-HPODE and 12-HETE were observed in the animals motor cortex. Additionally, results show changes in lipogenic and lipolytic rates in adipose tissue for ALS animals when compared to their respective controls. Altogether, the data presented herein corroborate with the literature by linking altered levels of PUFAs oxidation products in neurodegenerative diseases with altered energetic metabolism in ALS. In the future, a more extensive investigation of the hydroperoxide and hydroxide level in different tissues as well as the lipid metabolism must be done, which could lead to new therapeutic options for ALS patients

A Esclerose Lateral Amiotrófica (ELA) é uma doença progressiva e fatal causada pela degeneração seletiva dos neurônios motores do cérebro e medula. Dos casos familiares de ELA (fELA), 20% são causados por mutações pontuais no gene da sod1. O ácido docosahexaenoico (C22:6, n-3, DHA) é um ácido graxo altamente insaturado, sendo um dos principais ácidos graxos da massa cinzenta do cérebro. Estudos têm correlacionado mutações de SOD1 com a formação de agregados que poderiam ser induzidos por ácidos graxos insaturados. O objetivo deste estudo foi avaliar os efeitos e mecanismos do DHA e de seus hidroperóxidos (DHAOOH) na agregação de SOD1 in vitro. As análises de dicroísmo circular (CD) mostraram mudanças na estrutura secundária de ambas as proteínas apo-SOD1WT e G93A promovidas pelo DHA, resultando em aumento de superfície hidrofóbica e formação de estruturas do tipo beta-amilóide, como mostrado pelos ensaios do bis- ANS e Tioflavina, respectivamente. Estas mudanças resultam na formação de agregados amorfos como observado por microscopia eletrônica de varredura (MEV). Espécies de alto peso molecular foram observadas nas incubações do DHA com as formas apo da SOD1 por SDS-PAGE sob condições não redutoras e também por cromatografia de exclusão por tamanho. A formação dos agregados mostrou-se dependente de resíduos de Cys na sua forma desprotonada, visto que agregados não foram observados na presença de beta-mercaptoetanol e sua formação foi inibida na presença de bloqueador de tióis e em pH ácido. Além disso, análises por cromatografia de exclusão mostraram que a agregação é dependente da insaturação e conformação cis dos ácidos graxos. Comparativamente ao DHA, os hidroperóxidos do DHA tiveram um efeito menor na agregação de SOD1, porém revelaram a propriedade de induzir a dimerização covalente de SOD1. No geral, os dados mostram que o DHA induz a agregação de SOD1, através de um processo envolvendo a exposição de superfícies hidrofóbicas, formação de pontes dissulfeto e também de possíveis cross-links envolvendo reações do tipo \"ene-tiol\". / ALS is a progressive and fatal disease caused by selective degeneration of motor neurons in the brain and spinal cord. Twenty percent of familial ALS (fALS) cases are caused mainly by point mutations in the sod1 gene. Docosahexaenoic acid (C22:6, n-3, DHA) is a highly unsaturated fatty acid, wich is one of the main fatty acids in the cerebral gray matter. Studies have linked SOD1 mutations to the formation of aggregates that could be induced by unsaturated fatty acids. The aim of this study was to evaluate the effect of DHA on aggregation of SOD1 fALS mutants in vitro and its mechanisms. CD analysis shows changes in the secondary structure of both apo-SOD1WT and G93A promoted by DHA resulting in an increase in the surface hydrophobicity and formation of structures such as beta amyloid, which was also confirmed by bis-ANS assay and Thioflavin, respectively. These changes enhance the interaction of SOD1 and DHA, leading to amorphous aggregates as revealed by FESEM. Incubation of DHA with apo-SOD1 forms results in high-molecular weight species as detected by SDS-PAGE analyses under non-reducing conditions and also by size exclusion chromatography. This appears to require Cys residues in their thiolate forms because high aggregates are not observed under reducing conditions and also by size exclusion chromatography or at acidic pH. Also, size-exclusion chromatography indicates that the mutant apo-SOD1 aggregation is dependent on the unsaturation and cis-conformation of fatty acids. Compared to the DHA, DHAOOH had a minor effect on SOD1 aggregation, however revealed the ability to induce covalent dimerization of SOD1. Overall, the data suggest a mechanism of DHA aggregation, by a process involving exposure to hydrophobic surfaces, formation of disulfide bonds and also for possible cross-links involving reactions such \"thiol-ene\".

A Esclerose Lateral Amiotrófica (ELA) é uma doença progressiva e fatal causada pela degeneração seletiva dos neurônios motores do cérebro e medula. Dos casos familiares de ELA (fELA), 20% são causados por mutações pontuais no gene da sod1. O ácido docosahexaenoico (C22:6, n-3, DHA) é um ácido graxo altamente insaturado, sendo um dos principais ácidos graxos da massa cinzenta do cérebro. Estudos têm correlacionado mutações de SOD1 com a formação de agregados que poderiam ser induzidos por ácidos graxos insaturados. O objetivo deste estudo foi avaliar os efeitos e mecanismos do DHA e de seus hidroperóxidos (DHAOOH) na agregação de SOD1 in vitro. As análises de dicroísmo circular (CD) mostraram mudanças na estrutura secundária de ambas as proteínas apo-SOD1WT e G93A promovidas pelo DHA, resultando em aumento de superfície hidrofóbica e formação de estruturas do tipo beta-amilóide, como mostrado pelos ensaios do bis- ANS e Tioflavina, respectivamente. Estas mudanças resultam na formação de agregados amorfos como observado por microscopia eletrônica de varredura (MEV). Espécies de alto peso molecular foram observadas nas incubações do DHA com as formas apo da SOD1 por SDS-PAGE sob condições não redutoras e também por cromatografia de exclusão por tamanho. A formação dos agregados mostrou-se dependente de resíduos de Cys na sua forma desprotonada, visto que agregados não foram observados na presença de beta-mercaptoetanol e sua formação foi inibida na presença de bloqueador de tióis e em pH ácido. Além disso, análises por cromatografia de exclusão mostraram que a agregação é dependente da insaturação e conformação cis dos ácidos graxos. Comparativamente ao DHA, os hidroperóxidos do DHA tiveram um efeito menor na agregação de SOD1, porém revelaram a propriedade de induzir a dimerização covalente de SOD1. No geral, os dados mostram que o DHA induz a agregação de SOD1, através de um processo envolvendo a exposição de superfícies hidrofóbicas, formação de pontes dissulfeto e também de possíveis cross-links envolvendo reações do tipo \"ene-tiol\". / ALS is a progressive and fatal disease caused by selective degeneration of motor neurons in the brain and spinal cord. Twenty percent of familial ALS (fALS) cases are caused mainly by point mutations in the sod1 gene. Docosahexaenoic acid (C22:6, n-3, DHA) is a highly unsaturated fatty acid, wich is one of the main fatty acids in the cerebral gray matter. Studies have linked SOD1 mutations to the formation of aggregates that could be induced by unsaturated fatty acids. The aim of this study was to evaluate the effect of DHA on aggregation of SOD1 fALS mutants in vitro and its mechanisms. CD analysis shows changes in the secondary structure of both apo-SOD1WT and G93A promoted by DHA resulting in an increase in the surface hydrophobicity and formation of structures such as beta amyloid, which was also confirmed by bis-ANS assay and Thioflavin, respectively. These changes enhance the interaction of SOD1 and DHA, leading to amorphous aggregates as revealed by FESEM. Incubation of DHA with apo-SOD1 forms results in high-molecular weight species as detected by SDS-PAGE analyses under non-reducing conditions and also by size exclusion chromatography. This appears to require Cys residues in their thiolate forms because high aggregates are not observed under reducing conditions and also by size exclusion chromatography or at acidic pH. Also, size-exclusion chromatography indicates that the mutant apo-SOD1 aggregation is dependent on the unsaturation and cis-conformation of fatty acids. Compared to the DHA, DHAOOH had a minor effect on SOD1 aggregation, however revealed the ability to induce covalent dimerization of SOD1. Overall, the data suggest a mechanism of DHA aggregation, by a process involving exposure to hydrophobic surfaces, formation of disulfide bonds and also for possible cross-links involving reactions such \"thiol-ene\".