Pseudomonas aeruginosa, une bactérie à Gram négatif responsable d'infections nosocomiales, possède de nombreux facteurs de virulence lui permettant d'infecter ses hôtes. En particulier, le Système de Sécrétion de Type III (SST3) lui permet d'injecter des effecteurs directement dans le cytoplasme de la cellule cible eucaryote. Durant cette thèse, deux protéines du SST3 de P. aeruginosa ont été étudiées : l'ATPase PscN et la protéine ExsB. Plusieurs approches ont été utilisées afin d'étudier l'ATPase PscN, indispensable à l'activité du SST3. Des mutations ponctuelles réalisées dans PscN conduisent à des souches de P. aeruginosa non cytotoxiques, et cet effet est dominant négatif. Une autre approche a permis l'obtention de fractions partiellement purifiées de l'ATPase PscN active, sous forme de grands complexes visualisés en microscopie électronique. Ces fractions contiennent également d'autres protéines du SST3, qui pourraient être des partenaires de PscN. La protéine ExsB a été caractérisée pour la première fois. Après avoir vérifié son expression chez P. aeruginosa, son association à la membrane externe de la bactérie a été démontrée. Son rôle a ensuite été étudié par une analyse du phénotype d'une souche de P. aeruginosa dépourvue du gène exsB. Nous n'avons pas identifié d'activité de ExsB dans la régulation du SST3. Après avoir constaté l'implication de ExsB dans la virulence de la bactérie dans des modèles d'infections aiguës chez les animaux, son rôle dans l'activité du SST3 a été établi. Nous avons enfin pu montrer que ExsB a une activité de pilotine, car elle participe à l'assemblage de la sécrétine, le composant de la membrane externe du SST3. / Pseudomonas aeruginosa, a Gram negative bacterium responsible for nosocomial infections, exhibits numerous virulence factors to infect its hosts. In particular, the Type III Secretion System (T3SS) allows the injection of effectors directly into the host cell cytoplasm. This work focuses on the study of two proteins from the T3SS of P. aeruginosa: the ATPase PscN and the ExsB protein. Several approaches were used to study the ATPase PscN, an enzyme essential for T3SS activity. Site-directed mutations, made on PscN, lead to non cytotoxic strains, and this effect is dominant negative. Another approach allowed the partial purification of active PscN, visualized as large complexes by electron microscopy. These partially purified samples also contain other T3SS proteins, which could interact with PscN. The ExsB protein was characterized for the first time. After checking its expression in P. aeruginosa, its association with the outer membrane was shown. The phenotypic analysis of a strain lacking exsB gene gave insights into the role of this protein. We did not identified any function of ExsB in the T3SS regulation. After showing the involvement of ExsB in the bacterial virulence during acute animal infections, ExsB role in T3SS activity was established. Finally, we showed that ExsB has a pilotin activity as it participates in the assembly of the secretin, the outer membrane component of T3SS.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Mycotoxins are secondary metabolites, produced by fungi species of the genus Aspergillus, Fusarium, Penicillium and Claviceps. The high incidence of toxicity is by ingestion of contaminated plant products and by consuming products derived from food. Among the 400 different mycotoxins; there are the fumonisins, especially fumonisin B1 (FB1), which corresponds to about 70% of total fumonisins. It has been demonstrated that toxicity of this mycotoxin may be related to toxic effects on the central nervous system, engaging in inflammatory processes and seizures. The mechanism of toxicity of fumonisins is related to the metabolism of sphingolipids in which the breakdown of these sphingolipids complexes and accumulation of sphingoid bases alter important cellular functions, favoring oxidative stress, inhibition of protein secondary and excitotoxicity. Thus, this work tried to investigate whether FB1 is able to enhance the inductive effect of the model of pentylenetetrazole (PTZ) seizures. We also evaluated the mechanism of action responsible for this effect, in order to study strategies that make it possible to prevent or minimize their toxic effects. So, C57BL/6 mice were exposed to FB1 (8 mg/kg i.p.) or vehicle (1.6% DMSO + 0.9% NaCl i.p.) and elapsed 30 minutes were injected with PTZ (30 mg/kg i.p.) or vehicle (0,9% NaCl i.p.). Behind 15 minutes observation, mice were euthanized and cerebral cortex and hippocampus were collected for analysis of Na+, K+-ATPase activity, membrane potential and mitochondrial complex I and II activities. FB1 reduced latency for myoclonic jerks and increased myoclonus number. Even, Na+, K+-ATPase total activity as well as subunit �1of this enzyme were increased in cerebral cortex of animals treated with FB1, but in hippocampus it was reduced. FB1 elevated mitochondrial membrane potential in cerebral cortex however mitochondrial complex I and II activity weren t changed in both structures with this treatment. PTZ was able to enhance Na+, K+-ATPase �2/�3 subunit activity in hippocampus. Thus, we showed that FB1 induces neurotoxicity, since this mycotoxin FB1 facilitates seizures induced by PTZ, altered mitochondrial membrane potential and the enzyme Na+, K+ - ATPase activity, which are possibly mediating the mechanism of toxicity. / As micotoxinas são metabólitos secundários, produzidas por espécies de fungos dos gêneros Aspergillus, Fusarium, Claviceps e Penicillium. Geralmente as intoxicações se dão pela ingestão de produtos vegetais contaminados, bem como pelo consumo de alimentos derivados. Dentre os 400 diferentes tipos de micotoxinas, destacam-se as fumonisinas, em especial a fumonisina B1 (FB1) que corresponde a cerca de 70% das fumonisinas totais. Tem sido demonstrado que a toxicidade desta micotoxina pode estar relacionada com efeitos tóxicos no sistema nervoso central, envolvendo-se em processos inflamatórios e crises convulsivas. O mecanismo de toxicidade das fumonisinas está relacionado ao metabolismo dos esfingolipídios no qual o esgotamento desses esfingolipídios complexos e o acúmulo das bases esfingóides alteram funções celulares importantes, favorecendo estresse oxidativo, a inibição secundária de proteínas e excitotoxicidade. Deste modo, este estudo investigou se a FB1 é capaz de facilitar o efeito indutor de convulsões do modelo do pentilenotetrazol (PTZ). Avaliamos também o mecanismo de ação responsável por tal efeito, a fim de estudar estratégias que tornem possível a prevenção ou minimização dos seus efeitos tóxicos. Assim, camundongos machos C57BL/6 foram expostos a FB1 (8 mg/kg i.p.) ou veículo (1,6% DMSO + 0,9% NaCl i.p.) e após 30 minutos injetados com PTZ (30 mg/kg i.p.) ou veículo (0,9% NaCl i.p.). Após 15 minutos de observação, os camundongos foram eutanasiados e o córtex cerebral e o hipocampo foram coletados para a análise das enzimas Na+, K+-ATPase e o potencial de membrana mitocondrial e as atividades dos complexos I e II mitocondriais. A FB1 reduziu a latência para mioclonias e aumentou o número de mioclonias. Da mesma forma, a atividade total e da subunidade �1 da Na+, K+-ATPase foi aumentada no córtex cerebral de animais tratados com FB1, mas no hipocampo foi reduzida. A FB1 elevou o potencial de membrana mitocondrial no córtex cerebral, porém a atividade dos complexos I e II da cadeia respiratória não foram alteradas em ambas estruturas com este tratamento. O PTZ foi capaz de aumentar a subunidade �2/�3 da Na+, K+-ATPase no hipocampo. Assim, mostramos que a FB1 induz a neurotoxidade, pois esta micotoxina facilitou as convulsões induzidas por PTZ, alterou o potencial de membrana mitocondrial e a atividade da enzima Na+, K+-ATPase, que possivelmente estão mediando o mecanismo da toxicidade.

A tentativa de compreender as consequências do tratamento precoce crônico com metilfenidato é muito importante uma vez que este psicoestimulante tem sido amplamente utilizado em crianças de idade pré-escolar. Além disso, pouco se sabe sobre os mecanismos envolvidos nas alterações persistentes no comportamento e no funcionamento neuronal associada à sua utilização. Neste estudo, nós inicialmente investigamos o efeito do tratamento precoce crônico com metilfenidato sobre o perfil de aminoácidos no líquido cefalorraquidiano. Além disso, foram também avaliados a homeostase glutamatérgica, a Na+,K+-ATPase e o equilíbrio redox no córtex pré-frontal de ratos jovens. Ratos Wistar receberam injeções intraperitoneais de metilfenidato (2,0 mg/kg) ou um volume equivalente de solução salina 0,9% (controles), uma vez por dia, do 15º ao 45º dia de vida. Vinte e quatro horas após a última administração de metilfenidato, os animais foram decapitados e o líquido cefalorraquidiano e o córtex pré-frontal foram obtidos e processados conforme o protocolo para cada uma das análises. Os resultados mostraram que o metilfenidato alterou o perfil de aminoácidos no líquido cefalorraquidiano, aumentando os níveis de glutamato. A captação de glutamato foi diminuída pelo tratamento crônico com metilfenidato, mas o conteúdo dos transportadores, GLAST e GLT-1, não foram alterados por esse tratamento. A atividade e o imunoconteúdo das subunidades catalíticas (α1, α2 e α3) da Na+,K+-ATPase foram diminuídos em córtex pré-frontal de ratos submetidos ao metilfenidato. Alterações na expressão gênica das subunidades α1 e α2 da Na+,K+-ATPase também foram observadas. O conteúdo de sulfidrilas, um marcador inversamente correlacionado com dano proteíco, foi diminuído. A atividade da CAT foi aumentada e a razão SOD/CAT foi diminuída em córtex pré-frontal de ratos. Os demais parâmetros avaliados não apresentaram diferenças significativas quando comparado aos controles. Os nossos resultados, tomados em conjunto, sugerem que o tratamento precoce crônico com metilfenidato promove excitotoxicidade devido, pelo menos em parte, à inibição da captação de glutamato provavelmente causada por perturbações na função da Na+,K+-ATPase e/ou pelo dano à proteína observados no córtex pré-frontal. Esses achados podem contribuir, pelo menos em parte, para uma melhor compreensão dos mecanismos envolvidos nas alterações bioquímicas e comportamentais associadas ao uso crônico de metilfenidato durante o desenvolvimento do sistema nervoso central. / Understanding the consequences of chronic treatment with methylphenidate is very important since this psychostimulant is extensively in preschool age children. Additionaly to this, little is known about the mechanisms involved in persistent changes in behavior and neuronal function related with use of methylphenidate. In this study, we initially investigate the effect of chronic treatment with methylphenidate in juvenile rats on the amino acids profile in cerebrospinal fluid, as well as on glutamatergic homeostasis, Na+,K+-ATPase function and redox balance in prefrontal cortex. Wistar rats at early age received intraperitoneal injections of methylphenidate (2.0 mg/kg) or an equivalent volume of 0.9% saline solution (controls), once a day, from the 15th to the 45th day of life. Twenty-four hours after the last administration of methylphenidate, the animals were decapitated and the cerebrospinal fluid and the prefrontal cortex were obtained and processed according to the protocol for each analysis. Our results showed that methylphenidate altered amino acid profile in cerebrospinal fluid, increasing the levels of glutamate. In the prefrontal cortex, methylphenidate administration was able to decrease the glutamate uptake, with no changes in GLAST and GLT-1; and the activity and immunocontent of catalytic subunits (α1, α2 and α3) of Na+,K+-ATPase. We also observe changes in α1 and α2 gene expression of catalytic α subunits of Na+,K+-ATPase, decrease in sulfhydryl content, CAT activity and SOD/CAT ratio in juvenile rat prefrontal cortex treated with methylphenidate. Taken together, our results suggest that chronic treatment with methylphenidate at early age induces excitotoxicity, at least in part, due to inhibition of glutamate uptake probably caused by disturbances in the Na+,K+-ATPase function and/or protein damage observed in the prefrontal cortex. These findings may contribute, at least in part, to a better understanding of mechanisms involved in the biochemical and behavioral changes associated with chronic use of methylphenidate during the development of the central nervous system.

A ouabaína (OUA) promoveu hipertensão arterial (HA) após 5, 10 e 20 semanas de tratamento e modificou a função vascular de artérias mesentéricas de resistência (AMR). O tratamento por 5 semanas com OUA aumentou o óxido nítrico (NO) e a expressão protéica da isoforma neuronal de óxido nítrico (nNOS), ao passo que diminuiu os prostanóides vasoconstritores. Além disso, reduziu a expressão protéica da Cu-Zn superóxido dismutase (SOD) e aumentou a atividade funcional da Na+K+-ATPase. Já o tratamento por 10 semanas com OUA aumentou NO e prostanóides vasodilatadores, enquanto diminuiu a expressão protéica da nNOS e da COX-2. O tratamento por 20 semanas reduziu o NO e a expressão protéica da nNOS. Porém, aumentou o ânion superóxido, o tromboxano A2 e a expressão protéica de ambas: a SOD e a COX-2. Em conclusão, o tratamento com OUA promoveu HA e alterações funcionais em AMR, sendo estas dependentes do tempo analisado, pois no tratamento durante 5 e 10 semanas estas alterações não contribuem para a manutenção da HA, enquanto que o tratamento durante 20 semanas contribui. / Ouabain treatment (OUA) developed hypertension after 5, 10 and 20 weeks and modified the vascular function in mesenteric resistance arteries (MRA). 5-weeks treatment with OUA increased nitric oxide (NO) and neuronal isoform of nitric oxide (nNOS) protein expression. On the other side, this treatment reduced vasoconstrictors prostanoids. Besides decreased Cu-Zn superoxide dismutase (SOD) protein expression and increased functional activity of Na+K+-ATPase. 10-weeks treatment enhance NO and vasodilators prostanoids but reduced both nNOS and COX-2 protein expression. 20-weeks treatment reduced NO and nNOS protein expression. Nevertheless increased anion superoxide, tromboxan A2 and both SOD and COX-2 protein expression. In conclusion, OUA treatment induced HA and functional alterations in MRA that are time-dependents, because in 5 and 10 weeks of treatment these alterations are not likely to maintenance of HA, but the changes observed in the treatment during 20 weeks contributes.

A tentativa de compreender as consequências do tratamento precoce crônico com metilfenidato é muito importante uma vez que este psicoestimulante tem sido amplamente utilizado em crianças de idade pré-escolar. Além disso, pouco se sabe sobre os mecanismos envolvidos nas alterações persistentes no comportamento e no funcionamento neuronal associada à sua utilização. Neste estudo, nós inicialmente investigamos o efeito do tratamento precoce crônico com metilfenidato sobre o perfil de aminoácidos no líquido cefalorraquidiano. Além disso, foram também avaliados a homeostase glutamatérgica, a Na+,K+-ATPase e o equilíbrio redox no córtex pré-frontal de ratos jovens. Ratos Wistar receberam injeções intraperitoneais de metilfenidato (2,0 mg/kg) ou um volume equivalente de solução salina 0,9% (controles), uma vez por dia, do 15º ao 45º dia de vida. Vinte e quatro horas após a última administração de metilfenidato, os animais foram decapitados e o líquido cefalorraquidiano e o córtex pré-frontal foram obtidos e processados conforme o protocolo para cada uma das análises. Os resultados mostraram que o metilfenidato alterou o perfil de aminoácidos no líquido cefalorraquidiano, aumentando os níveis de glutamato. A captação de glutamato foi diminuída pelo tratamento crônico com metilfenidato, mas o conteúdo dos transportadores, GLAST e GLT-1, não foram alterados por esse tratamento. A atividade e o imunoconteúdo das subunidades catalíticas (α1, α2 e α3) da Na+,K+-ATPase foram diminuídos em córtex pré-frontal de ratos submetidos ao metilfenidato. Alterações na expressão gênica das subunidades α1 e α2 da Na+,K+-ATPase também foram observadas. O conteúdo de sulfidrilas, um marcador inversamente correlacionado com dano proteíco, foi diminuído. A atividade da CAT foi aumentada e a razão SOD/CAT foi diminuída em córtex pré-frontal de ratos. Os demais parâmetros avaliados não apresentaram diferenças significativas quando comparado aos controles. Os nossos resultados, tomados em conjunto, sugerem que o tratamento precoce crônico com metilfenidato promove excitotoxicidade devido, pelo menos em parte, à inibição da captação de glutamato provavelmente causada por perturbações na função da Na+,K+-ATPase e/ou pelo dano à proteína observados no córtex pré-frontal. Esses achados podem contribuir, pelo menos em parte, para uma melhor compreensão dos mecanismos envolvidos nas alterações bioquímicas e comportamentais associadas ao uso crônico de metilfenidato durante o desenvolvimento do sistema nervoso central. / Understanding the consequences of chronic treatment with methylphenidate is very important since this psychostimulant is extensively in preschool age children. Additionaly to this, little is known about the mechanisms involved in persistent changes in behavior and neuronal function related with use of methylphenidate. In this study, we initially investigate the effect of chronic treatment with methylphenidate in juvenile rats on the amino acids profile in cerebrospinal fluid, as well as on glutamatergic homeostasis, Na+,K+-ATPase function and redox balance in prefrontal cortex. Wistar rats at early age received intraperitoneal injections of methylphenidate (2.0 mg/kg) or an equivalent volume of 0.9% saline solution (controls), once a day, from the 15th to the 45th day of life. Twenty-four hours after the last administration of methylphenidate, the animals were decapitated and the cerebrospinal fluid and the prefrontal cortex were obtained and processed according to the protocol for each analysis. Our results showed that methylphenidate altered amino acid profile in cerebrospinal fluid, increasing the levels of glutamate. In the prefrontal cortex, methylphenidate administration was able to decrease the glutamate uptake, with no changes in GLAST and GLT-1; and the activity and immunocontent of catalytic subunits (α1, α2 and α3) of Na+,K+-ATPase. We also observe changes in α1 and α2 gene expression of catalytic α subunits of Na+,K+-ATPase, decrease in sulfhydryl content, CAT activity and SOD/CAT ratio in juvenile rat prefrontal cortex treated with methylphenidate. Taken together, our results suggest that chronic treatment with methylphenidate at early age induces excitotoxicity, at least in part, due to inhibition of glutamate uptake probably caused by disturbances in the Na+,K+-ATPase function and/or protein damage observed in the prefrontal cortex. These findings may contribute, at least in part, to a better understanding of mechanisms involved in the biochemical and behavioral changes associated with chronic use of methylphenidate during the development of the central nervous system.

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / O Ãcido abscÃsico (ABA) à um fitohormÃnio que desempenha papÃis crÃticos na regulaÃÃo das respostas das plantas ao crescimento e desenvolvimento. O vacÃolo de plantas superiores à uma organela que ocupa a maior parte da cÃlula. A condiÃÃo de acidez à mantida por duas bombas de prÃtons distintas, V-ATPase e V-PPase. Sabe-se que estas bombas de prÃtons desempenham um papel essencial nas respostas das plantas Ãs mudanÃas ambientais. O gradiente eletroquÃmico promovido por essas enzimas à a forÃa motriz para o acÃmulo de Ãons e outros solutos no vacÃolo, sendo importante para manter a homeostase citosÃlica de Ãons e o metabolismo celular. As enzimas antioxidantes constituem um sistema de defesa contra as espÃcies reativas de oxigÃnio, que podem provocar danos ao desenvolvimento das plantas. O objetivo deste trabalho foi estudar o efeito do Ãcido abscÃsico nos parÃmetros de crescimento e fisiolÃgicos, bem como o efeito na atividade hidrolÃtica e na expressÃo de transcritos das bombas de prÃtons vacuolares e na atividade de enzimas antioxidantes de plantas de Vigna unguiculata. As sementes de V. unguiculata foram germinadas em areia, onde cresceram por 15 dias, com aplicaÃÃo de soluÃÃo nutritiva de Hoagland na ausÃncia (controle) ou presenÃa de ABA 0,1 ÂM no terceiro, no sÃtimo e no dÃcimo dias apÃs a germinaÃÃo. Os efeitos do Ãcido abscÃsico (ABA) sobre o crescimento, a condutÃncia estomÃtica, a transpiraÃÃo, a fotossÃntese, a concentraÃÃo interna de CO2, a atividade e a expressÃo da subunidade A da V-ATPase e da V-PPase e a atividade de enzimas antioxidantes de Vigna unguiculata foram analisados. ABA aumentou o crescimento das plantas, mas nÃo afetou os parÃmetros fisiolÃgicos; induziu um aumento na atividade hidrolÃtica da V-ATPase em folhas e da V- PPase em raÃzes; aumentou os transcritos de VuVHA-A e de VuVHP em folhas e diminuiu os transcritos de VuVHA-A em raÃzes e, por fim, causou aumento na atividade da catalase de folhas e de raÃzes. Esses resultados sugerem que o Ãcido abscÃsico regula a atividade e a expressÃo dos genes das bombas de prÃtons vacuolares, bem como as atividades de enzimas antioxidantes, sendo portanto importantes efetores que regulam o desenvolvimento de plantas de V. unguiculata. / Abscisic acid (ABA) is a phytohormone that plays critical roles in regulating plant responses to growth and development. The vacuole of higher plants is an organelle that occupies a larger part of the cell. The acidic condition is maintained by two distinct proton pumps, VATPase and V-PPase. It is known these proton pumps play essential roles in plant responses to environmental changes. The electrochemical gradient promoted by these enzymes is the driving force for the accumulation of ions and other solutes in the vacuole, being important to maintain cytosolic ion homeostasis and cellular metabolism. Antioxidant enzymes constitute a defense system against reactive oxygen species, which can cause damage to plant development. The aim of this study was to study the effect of the abscisic acid in the growth and physiological parameters, as well as the effect on vacuolar proton pumps and antioxidant enzymes (SOD, CAT and APX) from Vigna unguiculata cv. Pitiuba. The seeds of V. unguiculata were germinated in sand and grown for 15 days, with application of Hoagland solution in the absence (control) or presence of 0.1 ÂM ABA in the third, seventh and tenth days after germination.The effects of the abscisic acid (ABA) on the growth, stomatal conductance, transpiration, photosynthesis, internal CO2 concentration, V-ATPase subunit A and V-PPase activities and expression and antioxidant enzymes activities of Vigna unguiculata were analyzed. ABA increased the plants growth but did not affect the physiological parameters; induced an increase on V-ATPase hidrolytyc activity in leaves and on V-PPase in roots; ABA increased the transcripts of VuVHA-A and VuVHP in leaves and decreased the VuVHA-A transcripts in roots; caused increase in the leaves and roots catalase activity. These results suggest that the abscisic acid regulate the activity and the genes expression of the vacuolar proton pumps, as well as the antioxidant enzymes activity, being thus important effectors that regulate the development of V. unguiculata plants.

As propriedades bioquímicas da (Na+,K+)-ATPase branquial do siri eurialino Callinectes danae aclimatado à salinidade de 15 o/oo foram estudadas. A análise do gradiente de centrifugação em sacarose revelou a presença de um único pico entre 30-35% de sacarose, com uma boa correlação entre as atividades PNFFase a ATPase totais e (Na+,K+)-ATPase. A atividade residual observada na presença de ouabaína 3 mM sugere a presença de outros sistemas de enzimas atuantes. A eletroforese em condições desnaturantes nos microsomas de brânquias de C. danae em animais recém-coletados em salinidade de 33 o/oo (não aclimatados) e de aclimatados a salinidades de 15 e 33 o/oo por um período de 10 dias mostrou a presença de pequenas diferenças nos padrões eletroforéticos das diferentes amostras. A análise por Western blot mostrou um aumento significativo da proporção relativa da subunidade alfa da (Na+,K+)-ATPase em relação à proteína total na fração microsomal do tecido branquial de animais aclimatados à salinidade de 15 o/oo quando comparados aos animais aclimatados a 33 o/oo. Entretanto, proporções similares de subunidade alfa foram observadas para amostras de animais recém-coletados a salinidade de 33 o/oo e aclimatados a 15 o/oo. A estimulação da atividade (Na+,K+)-ATPase pelo ATP ocorreu através de uma curva de saturação monofásica apresentando interações sítio-sítio (nH=1,2), com V= 298,8 ± 16,7 U/mg, com K0,5 de 174,2 ± 9,8 uM. A estimulação da atividade ATPase da (Na+,K+)-ATPase por íons Mg2+ (V= 299,16 ± 14,06 U/mg; K0,5= 767,31 ± 36,06 uM), íons Na+ (V= 309,0 ± 15,8 U/mg; K0,5= 7,8 ± 0,4 mM), íons K+ (V= 300,6 ± 15,3 U/mg; K0,5= 1,63 ± 0,08 mM) e íons NH4+ (V= 345,1 ± 19,0 U/mg; K0,5= 6,0 ± 0,3 mM) ocorreu através de interações sítio-sítio. A atividade da enzima foi modulada sinergisticamente pelos íons K+ com atividade máxima variando de 300,6 ± 15,3 U/mg para 514,6 ± 26,2 U/mg, na ausência e na presença 50 mM de íons NH4+, respectivamente. Além disso, foi observado um significativo aumento na afinidade aparente da enzima pelo íon K+ da ordem de 10 vezes (diminuiu de 1,6 ± 0,08 mM para 0,157 ± 0,008 mM). Similarmente ao observado para os íons K+, o íon NH4+ estimulou sinergisticamente a atividade da enzima na presença de diferentes concentrações de íons K+. A estimulação da atividade da enzima pelo íon NH4+ também ocorreu através de interações cooperativas entre os sítios. Embora tenha sido observado um aumento da atividade específica da enzima de 345,1 ± 19,0 U/mg para 516,8 ± 27,9 U/mg, não foram observadas variações significativas nos valores de nH e K0,5 com o aumento da concentração de íons K+. A ouabaína inibiu cerca de 90% da atividade ATPase total. A inibição pela ouabaína apresentou valor de KI de 45,09 ± 2,51 uM. O ortovanadato também inibiu atividade (Na+,K+)-ATPase na mesma faixa (90%) através de uma curva de inibição monofásica, com valor de KI da ordem de 1,31 ± 0,06 uM. O emprego de bafilomicina A1, tapsigargina e teofilina, juntamente com a ouabaína, na atividade ATPase total descartam a presença de V-ATPase, Ca2+-ATPase ou fosfatase, respectivamente. Apesar da inibição por oligomicina corresponder a menos de 3,7%, esse valor aparentemente sugere a presença de uma F0F1-ATPase. Além disso, a inibição por ácido etacrínico, em conjunto com os experimentos de estimulação por da atividade ATPase da enzima por íons Na+ sugere fortemente a presença de uma K+-ATPase. A (Na+,K+)-ATPase hidrolisou o substrato PNFF obedecendo à cinética Michaeliana com velocidade de V= 102,9 ± 4,3 U/mg e KM= 1,7 ± 0,1 mM. Já a estimulação da atividade K+-fosfatase da enzima por íons Mg2+ (V= 93,7 ± 2,3 U/mg; K0,5= 1,40 ± 0,03 mM), K+ (V= 94,9 ± 3,5 U/mg; K0,5= 2,9 ± 0,1 mM) e NH4+ (V= 106,2 ± 2,2 U/mg; K0,5= 9,8 ± 0,2 mM) seguiu uma cinética cooperativa, sugerindo a presença de múltiplos sítios de ligação. Entretanto, a atividade K+-fosfatase não foi estimulada sinergísticamente na presença de íons K+ mais NH4+. Os íons sódio (KI= 22,7 ± 1,7 mM) e ortovanadato (KI= 28,1 ± 1,4 nM) inibiram completamente a atividade fosfatase total através de uma única curva de inibição. / The biochemical properties of the (Na+,K+)-ATPase from the gill microsomal tissue of the euryhaline, marine, swimming crab Callinectes danae, acclimated to 15 0/00 salinity, were investigated. Sucrose gradient centrifugation analyses revealed a unique peak, between 30-35% sucrose, coincident with the total PNPPase, ATPase, and (Na+,K+)-ATPase activities. The residual activity observed in the presence of 3 mM ouabain suggests the existence of other enzyme systems. Electrophoresis under denaturing conditions, using material from fresh-caught crabs (33 o/oo salinity, not acclimated), and from crabs acclimated to 15 or 33 o/oo salinity, for 10 days, revealed differences in migration pattern. Western blot analyses showed a significant increase in the amount of (Na+,K+)-ATPase alpha-subunit relative to total protein, for crabs acclimated to 15 o/oo compared to those acclimated to 33 o/oo salinity. However, the proportion of alpha-subunit in samples from fresh-caught crabs acclimated to 33 o/oo and those acclimated to 15 o/oo salinity was similar. (Na+,K+)-ATPase activity was stimulated by ATP and showed a single saturation curve, exhibiting site-site interactions (nH=1.2), with V= 298.8 ± 16.7 U/mg, and K0.5= 174.2 ± 9.8 uM. Stimulation of the ATPase activity by Mg2+ (V= 299.16 ± 14.06 U/mg; K0.5= 767.31 ± 36.06 uM), Na+ (V= 309.0 ± 15.8 U/mg; K0.5= 7.8 ± 0.4 mM), K+ (V= 300.6 ± 15.3 U/mg; K0.5= 1.63 ± 0.08 mM) and NH4+ ions (V= 345.1 ± 19.0 U/mg; K0.5= 6.0 ± 0.3 mM) occurred through site-site interactions. (Na+,K+)-ATPase activity was synergistically modulated by K+ ions, maximum activity varying from 300.6 ± 15.3 U/mg to 514.6 ± 26.2 U/mg, in the absence and presence of 50 mM NH4+ ions, respectively. K+ ions induced a 10-fold increase in enzyme apparent affinity (from 1.6 ± 0.08 mM to 0.157 ± 0.008 mM). As for K+ ions, NH4+ synergistically stimulated enzyme activity in the presence of variable K+ concentrations. The stimulation by NH4+ ions exhibited cooperative, site-site interactions. Although an increase in specific activity from 345.1 ± 19.0 U/mg to 516.8 ± 27.9 U/mg was seen, no significant changes in nH and K0.5 were observed. Ouabain inhibited total ATPase activity by about 90%, showing a KI= 45.09 ± 2.51 uM. Orthovanadate also inhibited the (Na+,K+)-ATPase with a KI of 1.31 ± 0.06 uM. Although the inhibitory effect of oligomycin was minimal (3.7%), this inhibition may suggest F0F1-ATPase activity. The inhibition by ethacrynic acid, in association with Na+ ion stimulation of the ATPase activity, suggests the presence of a K+-ATPase. The (Na+,K+)-ATPase hydrolyzed PNPP (K+-phosphatase activity) obeying Michaelian kinetics, with V= 102.9 ± 4.3 U/mg and KM= 1.7 ± 0.1 mM. The stimulation of K+-phosphatase activity by Mg2+ (V= 93.7 ± 2.3 U/mg; K0.5= 1.4 ± 0.03 mM), K+ (V= 94.9 ± 3.5 U/mg; K0.5= 2.9 ± 0.1 mM), and NH4+ ions (V= 106.2 ± 2.2 U/mg; K0.5= 9.8 ± 0.2 mM) following cooperative kinetics, suggests multiple binding sites. K+-phosphatase activity, however, was not synergistically stimulated by K+ and NH4+. Sodium ions (KI= 22.7 ± 1.7 mM), and orthovanadate (KI= 28.1 ± 1.4 nM) totally inhibited the total phosphatase activity.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Growing evidence has shown that leukotrienes are important contributors in the pathophysiology of several SNC inflammatory diseases where excitotoxicity is involved, including traumatic brain injury, encephalitis, Parkinson's disease, ischemia, epilepsy and neuropathic pain. However little is known about the molecular mechanism by which leukotrienes facilitate excitatory activity in the brain. Thus, in this study we investigated the effect of antagonists for cysteinyl leukotrienes receptors (CysLT) on PTZ-induced seizure in mice. Bay-u9973 (3 and 30 nmol), montelukast (0.03 and 0.3 μmol) and pranlukast (1 and 3 μmol), increased the latency to generalized seizures and decreased the mean amplitude of EEG recordings during seizures. LTD4 (0.2 and 2 pmol) reverted the anticonvulsant effect of montelukast (0.3 μmol). Montelukast (0.03 and 0.3 μmol) prevented PTZ-induced BBB disruption, an effect that was reversed by LTD4 (6 pmol). In addition, doses of LTD4 (0.2 and 2 pmol) which reversed the effect of montelukast in crisis did not alter the protective effect of montelukast on the barrier, dissociating the anticonvulsant of protective effect on BBB. The confocal microscopy analysis revealed that 1. PTZ increased the number of CD45+ and IgG cells in cerebral cortex, indicating BBB leakage with leukocyte infiltration; 2. while LTD4 (6 pmol) potentiated, montelukast decreased the effect of PTZ on leukocyte migration. Considering that increase levels of leukotrienes and decrease in Na+,K+-ATPase are common findings in several excitotoxic conditions, including epileptic seizures, we also investigated the effects of LTD4 on the activity of Na+,K+-ATPase activity in mice hippocampal slices. LTD4 10 and 100 nM decreases Na+,K+-ATPase activity alpha 2, 3 and alpha 1 subunits, respectively, in mice hippocampal slices. The inhibitory effect of LTD4 on Na+,K+-ATPase activity was not observed in hippocampal homogenates, indicating that it requires intact cells. Moreover, we showed that LTD4-induced decrease Na+,K+-ATPase activity was reversed by CysLT1R inverse agonis, montelukast (1 μM). In addition, we also showed that possibly the PKC activation pathway is involved in LTD4-induced decrease of Na+,K+-ATPase activity in mice hippocampal slices, since PKC inhibitor, GF 109203X (0,3 μM), prevent this effect. Finally, but not least important, we have demonstrated that animals injected with LTD4 (2 pmol/3 μL icv), there also occurs a decrease in Na+,K+-ATPase activity, corroborating our in vitro findings and confirming the biological importance of this work. In summary, we showed that CysLT1 receptor activation modulates hippocampal Na+,K+-ATPase activity in mice, suggesting a possible mechanism for the involvement of leukotrienes in several dosorders related with brain inflammation and hyperexcitability. / Evidências crescentes têm mostrado que os leucotrienos são importantes contribuintes na patofisiologia de diversas doenças inflamatórias do sistema nervoso central nas quais a excitotoxicidade esteja envolvida, incluindo trauma crânio-encefálico, encefalite, doença de Parkinson, isquemia, dor neuropática e epilepsia. Entretanto pouco se sabe sobre o mecanismo molecular pelo qual os leucotrienos facilitam a atividade excitatória no encéfalo. Assim, neste trabalho investigamos o efeito de antagonistas para receptores de leucotrienos cisteínicos (CysLT) sobre as convulsões induzidas por PTZ em camundongos. Bay-u9973 (3 and 30 nmol), montelucaste (0.03 and 0.3 μmol) e pranlucaste (1 and 3 μmol), aumentaram a latência para as crises e diminuíram a amplitude média do EEG durante as crises. Montelucaste (0.03 and 0.3 μmol) preveniu a ruptura da BHE induzida pelo PTZ, e o efeito foi revertido pelo LTD4 (6 pmol). Além disso, as doses de LTD4 (0.2 and 2 pmol) que reverteram o efeito do montelucaste nas crises não alteraram o efeito protetor do montelucaste sobre a barreira, dissociando o efeito anticonvulsivante do efeito protetor sobre a BHE. As análises de microscopia confocal revelaram: 1) PTZ aumentou o número de células CD45+ e IgG no córtex, evidenciando a ruptura da BHE; 2) enquanto o LTD4 (6 pmol) potencializou, o montelucaste diminuiu o efeito do PTZ sobre a migração leucocitária. Considerando que níveis aumentados de leucotrienos e diminuição na atividade da Na+,K+-ATPase são achados comuns em diversas condições excitotóxicas, incluindo crises epilépticas, também investigamos o efeito do LTD4 sobre a atividade da Na+,K+- ATPase em fatias de hipocampo de camundongos. LTD4 nas doses de 10 e 100 nM, diminuiu a atividade das subunidades alfa 2/3 e alfa 1, respectivamente. O efeito inibitório do LTD4 na atividade da Na+,K+-ATPase não foi reproduzido quando realizado com homogeneizado de hipocampo, indicando que esse efeito requer a célula intacta. A fim de nos certificarmos de que o LTD4 (10 nM) estava se ligando ao receptor CysLT1, incubamos as fatias com anticorpo anti- CysLT1, e verificamos que, na presença do anticorpo, o LTD4 perde o efeito. Além disso, observamos que a diminuição na atividade da Na+,K+-ATPase induzida pelo LTD4 foi revertida pelo montelucaste (1 μM), agonista inverso dos receptores CysLT1. Neste trabalho mostramos ainda que a ativação da PKC possivelmente esteja envolvida no efeito do LTD4 sobre a atividade da Na+,K+-ATPase em fatias de hipocampo de camundongos, uma vez que o GF 109203X (0,3 μM), inibidor da PKC, preveniu esse efeito. Por fim, mas não menos importante, também demonstramos que em animais injetados i.c.v. com LTD4 (2 pmol/3 μL, i.c.v.), também ocorre uma diminuição na atividade da Na+,K+-ATPase, corroborando com nossos achados in vitro e confirmando a importância biológica deste trabalho. Assim, este trabalho mostrou evidências do envolvimento dos receptores CysLT1 nas crises induzidas por PTZ bem como na permeabilidade da BHE, sendo a modulação da enzima Na+,K+-ATPase um possível mecanismo para a implicação dos leucotrienos em diversas doenças do SNC relacionadas com inflamação e hiperexcitabilidade.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Glutaric aciduria type I (GA-I) is an inborn error of metabolism (EIM) characterized biochemically by accumulation of glutaric acid (GA). The clinical manifestations are mainly neurological and develop during childhood. Among these changes, there are the seizures and cognitive deficits, which may be precipitated by infectious processes. Although growing evidence supports that inflammation and oxidative damage are both involved in learning impairment, it is not known whether inflammatory and oxidative stress markers facilitate GA-induced memory impairment. From this, the main objective of this study was to investigate the performance of rat pups chronically injected with GA and lipopolysaccharide (LPS) in spatial memory test on Barnes maze. To evaluate antioxidant defenses, cytokines levels, Na+, K+-ATPase activity, and hippocampal volume. Furthermore, we also evaluated wheter N-acetylcysteine (NAC) could improve these behavioral, biochemical or structural changes induced by GA and LPS administration. For this, the rat pups were injected with GA (5umol g of body weight-1, subcutaneously; twice per day; from 5th to 28th day of life), and were supplemented with NAC (150 mg/kg/day; intragastric gavage; for the same period). In order to mimic a severe infection state, LPS (2 mg/kg; E.coli 055 B5) or vehicle (saline 0.9%) was injected intraperitoneally, once per day, from 25th to 28th day of life.Oxidative stress biomarkers, antioxidant activity and hippocampal volume were assessed. In this study, GA caused spatial learning deficit in the Barnes maze, and that LPS potentiated the memory impairment induced by GA in rat pups. In addition, GA and LPS increased proinflammatory cytokine levels (TNF- and IL-1), and the co-administration of these compounds potentiated the increase of IL-1 levels but not TNF- levels in the hippocampus of this animals. Although GA and LPS administration increased TBARS (thiobarbituric acid-reactive substance) content, reduced antioxidant defenses and inhibited Na+,K+-ATPase activity (total and subunit α1), GA and LPS co-administration did not have additive effect on oxidative stress markers and Na+, K+ pump. The hippocampal volume did not change after GA or LPS administration. N-acetylcysteine protected against impairment of spatial learning and increase of cytokines levels induced by GA and LPS. The NAC also protected against deleterious effects induced by GA and LPS, as characterized by inhibition of Na+,K+-ATPase activity (total and subunit α1)and increase of TBARS content, as well as the reduction of antioxidant defenses(non protein thiols and glutathione content, superoxide dismutase and catalase activities).These results suggest that inflammatory and oxidative markers may underlie at least in part of the neuropathology of GA-I in this model. Pharmacological protection with NAC during encephalopatic crises could be considered as an adjuvant therapy to prevent hippocampal dysfunction and the progression of disease in children with GA-I. / A acidemia glutrárica do tipo I (AG-I) é um erro inato do metabolismo (EIM) caracterizada bioquimicamente pelo pelo acúmulo de ácido glutárico (AG). As manifestações clínicas são predominantemente neurológicas, e desenvolvem-se principalmente na infância. Entre essas alterações, as quais são precipitadas por processos infecciosos, pode-se citar o déficit cognitivo. Embora estudos recentes sugerem que a inflamação e o estresse oxidativo estão envolvidos no déficit cognitivo, não se sabe se os marcadores inflamatórios e oxidativos facilitam o prejuízo de memória após a administração de AG. A partir disso, o objetivo desta dissertação foi investigar o desempenho de ratos jovens injetados cronicamente com AG e lipopolissacarídeo (LPS) no teste de memória espacial no labirinto de Barnes. Além disso, foi avaliado os níveis das defesas antioxidantes, níveis de citocinas, atividade da enzima Na+, K+-ATPase e volume hipocampal. Como a N-acetilcisteína (NAC) possui propriedades antioxidantes e antiinflamatórias, foi testado se esse composto poderia melhorar as alterações comportamentais, bioquímicas e estruturais induzidas pela administração de AG e LPS. Para isso, os ratos jovens foram injetados com AG (5 μmol/g do peso corporal-1; subcutaneamente; duas vezes por dia; do 5º ao 28º dia de vida), e foram suplementados com NAC (150 mg/kg/dia; por gavagem; pelo mesmo período). A fim de mimetizar um estado infeccioso, LPS (2 mg/Kg: E. coli 055 B5) ou veículo (salina 0.9%) foi injetado intraperitonealmente uma vez por dia, do 25º ao 28º dia de vida. Nesse estudo, AG causou déficit de aprenizagem espacial no labirinto de Barnes, e o LPS potencializou esse prejuízo de memória induzido pelo AG nos ratos jovens. Em adição, a administração de AG e LPS aumentou os níveis de citocinas pró-inflamatórias (TNF- and IL-1), e a associação desses compostos potencializou o aumento dos níveis de IL-1, mas não de TNF-α no hipocampo dos animais. Embora a associação de AG e LPS tenha causado o aumento o conteúdo TBARS (espécies reativas ao ácido tiobarbitúrico), a redução das defesas antioxidantes e inibição da atividade da Na+,K+-ATPase (total e subunidade α1), a associação de AG e LPS não teve efeito aditivo nos marcadores de estresse oxidativo e na atividade da bomba de Na+ e K+. O volume hipocampal não foi alterado após a administração do AG e LPS. A N-acetilcisteína protegeu contra o prejuízo de aprendizagem espacial e aumento de citocinas inflamatórias induzido pelo AG e LPS. A NAC também protegeu contra os efeitos deletérios induzidos pelo AG e LPS, caracterizado pela inibição da atividade da Na+,K+-ATPase (total e subunidade α1) e aumento do conteúdo de TBARS, bem como a redução das defesas antioxidantes (tiós não-proteicos, conteúdo de glutationa, avitidade da superóxido dismutase e catalase). Esses resultados sugerem que marcadores inflamatórios e oxidativos podem estar envolvidos, em parte, na neuropatologia da AG-I neste modelo. Dessa forma, a proteção farmacológica com a NAC durante crises encefalopáticas pode ser considerada como uma terapia adjuvante para prevenir a disfunção hipocampal e a progressão da doença em crianças com AG-I.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The aim of this study was to evaluate the effect of the essential oil of Lippia alba (EOLA) as a feed additive on ionoregulatory and metabolic parameters, and pituitary hormones expression in silver catfish, Rhamdia quelen. Fish were fed for 20 days with different concentrations of EOLA (0.0 control, 0.25 and 0.50 mL kg-1 food). Plasma Na+, Cl- , K+ and cortisol, and metabolic parameters were not affected by the diet, with the exception of ALT (alanine aminotransferase), which was higher in the liver of fish fed 0.50 mL EOLA kg-1 food. Fish fed 0.25 mL EOLA kg-1 food presented higher Na+/K+-ATPase activity and somatolactin expression, but H+-ATPase activity and growth hormone and prolactin expression did not change. The EOLA can be used as a dietary supplement for silver catfish at the evaluated concentrations, but using 0.25 mL EOLA kg-1 food seems to be more suitable than 0.50 mL EOLA kg-1 food since the latter may be related to liver damage. / O objetivo deste estudo foi analisar o efeito do óleo essencial de Lippia alba (EOLA) adicionado à ração de Rhamdia quelen (jundiá) em parâmetros metabólicos, osmorregulatórios e endócrinos. Os peixes foram alimentados por 20 dias com diferentes concentrações de OELA (0,00; 0,25 e 0,50 mL kg-1 ração). Os peixes foram alimentados durante 20 dias com diferentes concentrações de OELA (0,0 - controle, 0,25 e 0,50 mL kg-1 de ração). Parâmetros metabólicos, Na+, Cl-, K+ e cortisol no plasmas não foram afetados pela dieta, com a exceção de ALT (alanina aminotransferase), que foi maior no fígado dos peixes alimentados com 0,50 mL OELA kg -1 de ração. Os peixes alimentados com 0,25 mL EOLA kg-1 de ração, apresentaram maior atividade de Na+/K+-ATPase e da expressão da somatolactina, mas a atividade de H+-ATPase e da expressão do hormônio do crescimento e da prolactina não alterou-se. O OELA pode ser utilizado como um suplemento dietético para o jundiá nas concentrações testadas, mas 0,25 mL EOLA kg -1 de ração, parece ser melhor do que a concentração de 0,50 mL kg-1, uma vez que esta última pode estar relacionada com danos no fígado.