Made available in DSpace on 2013-08-07T18:42:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000410539-Texto+Completo-0.pdf: 3151865 bytes, checksum: 48590cfe5b0c95580f676ed19d3f2c46 (MD5) Previous issue date: 2009 / Zebrafish is a small teleost considered an ideal model for studies of several human diseases. The genome of this specie has been partially sequenced and studies have shown several genes of this fish are similar to mammals, including humans. Schizophrenia is a serious neuropsychiatric syndrome that attains around 1% of world population. The use of antipsychotic drugs is the base for schizophrenia treatment. Evidence has shown the important role of ATP and adenosine in the central nervous system (CNS). The neurotransmitter ATP is stored in a vesicular manner and released in the synaptic cleft, where can act in specific receptors located in the cell membrane. The inactivation of signaling mediated by extracellular ATP is promoted by a family of enzymes named ectonucleotidases, which includes NTPDases (nucleoside triphosphate diphosphohydrolases) and the ecto-5´-nucleotidase. These enzymes are responsible for the extracellular catabolism of neurotransmitter ATP to adenosine. Studies from our laboratory have shown the presence of ectonucleotidases, such as NTPDases and ecto-5´-nucleotidase in CNS of zebrafish. Acetylcholine (ACh) is a neurotransmitter secreted by cholinergic nerve terminals together with ATP. After exerting its signal in nicotinic and muscarinic receptors, ACh is inactivated by the action of an enzyme named acetylcholinesterase (AChE), which hydrolyzes ACh to choline and acetate. The gene of AChE is already cloned and sequenced and this enzyme activity was detected in zebrafish brain. Considering that: (1) zebrafish is an important experimental model in pharmacological, biochemical, and pathological studies and (2) cholinergic and purinergic systems exert an important role in the CNS signaling and (3) receptors and enzymes involved in these neurotransmitter systems have been already described in this specie, it become important to evaluate the effects of antipsychotic drugs on enzymes involved in adenine nucleotide and acetylcholine hydrolysis in CNS from zebrafish. The in vitro effect of sulpiride, olanzapine, and haloperidol on AChE activity was evaluated. All the drugs inhibited this enzyme activity. In the in vivo study, haloperidol altered the AChE activity, activating ACh hydrolysis and increasing gene expression of AChE. It has been evaluated the in vitro effect of antipsychotic drugs on NTPDase activities in brain membranes of zebrafish. The three tested drugs were able to alter the NTPDase activities. Haloperidol inhibited the ATP and ADP hydrolysis, sulpiride inhbited ADP hydrolysis and olanzapine inhibited ATP hydrolysis. However, none promoted significant alteration on ecto-5’-nucleotidase activity. The results have shown that antipsychotics can influence the enzyme activities involved in the degradation of neurotransmitter ATP and acetylcholine, suggesting that purinergic and cholinergic systems can be a target of neurochemical effects promoted by these drugs. / O zebrafish é um pequeno teleósteo que vem sendo considerado um modelo ideal para estudos de numerosas doenças humanas. O genoma desta espécie está quase todo sequenciado e estudos demonstraram que muitos genes deste peixe são similares ao de mamíferos, inclusive humanos. A esquizofrenia é uma grave síndrome neuropsiquiátrica que acomete em torno de 1% da população mundial. O uso de fármacos antipsicóticos é a base dos tratamentos para esquizofrenia. Evidências têm demonstrado o importante papel desempenhado pelo ATP e a adenosina no sistema nervoso central (SNC). O neurotransmissor ATP é armazenado de forma vesicular e liberado na fenda sináptica, onde pode agir em receptores específicos localizados na membrana celular. A inativação do sinal mediado pelo ATP extracelular é realizada por uma família de enzimas denominadas ectonucleotidases, incluindo as NTPDases (nucleosídeo trifosfato difosfoidrolases) e a ecto-5´- nucleotidase. Estas enzimas são responsáveis pelo catabolismo extracelular do neurotransmissor ATP até adenosina. Estudos do nosso laboratório demonstraram a presença de ectonucleotidases como as NTPDases e a ecto-5´-nucleotidase no SNC de zebrafish. A acetilcolina (ACh) é um neurotransmissor secretado pelos nervos colinérgicos terminais, juntamente com o ATP. Após exercer seu sinal nos receptores nicotínicos e muscarínicos, a ACh é inativada pela ação de uma enzima denominada acetilcolinesterase (AChE), que hidrolisa a ACh até colina e acetato. O gene da AChE já foi clonado e sequenciado e esta atividade enzimática foi detectada em cérebro de zebrafish. Considerando que: (1) o zebrafish é um importante modelo experimental em estudos farmacológicos, bioquímicos e patológicos, e que (2) os sistemas purinérgico e colinérgico exercem um importante papel na sinalização no SNC e (3) receptores e enzimas envolvidos nestes sistemas de neurotransmissão já foram descritos nesta espécie, torna-se importante avaliar os efeitos das drogas antipsicóticas sobre enzimas envolvidas na hidrólise dos nucleotídeos de adenina e acetilcolina no SNC do zebrafish. O efeito in vitro de sulpirida, olanzapina e haloperidol foram avaliados na atividade da AChE. Todas as drogas promoveram inibição na atividade desta enzima. Já no estudo in vivo somente o haloperidol alterou a atividade da AChE, ativando a hidrólise de ACh e aumentando a expressão gênica da AChE. Foi avaliado o efeito in vitro das drogas antipsicóticas sobre a atividade das NTPDases em membranas cerebrais de zebrafish. As três drogas testadas foram capazes de alterar a atividade das NTPDases, sendo que o haloperidol inibiu a hidrólise de ATP e ADP, a sulpirida inibiu a hidrólise de ADP e a olanzapina inibiu a hidrólise de ATP. Entretanto, nenhuma das três drogas testadas promoveu alteração significativa na atividade da ecto-5´- nucleotidase. Os resultados demonstram que os fármacos antipsicóticos podem influenciar na atividade das enzimas envolvidas na degradação dos neurotransmissores ATP e acetilcolina, sugerindo que o sistema purinérgico e colinérgico podem ser alvo dos efeitos neuroquímicos promovidos por estes fármacos.

A poluição ambiental por metais pesados tem aumentado muito devido às ações antropogênicas tais como as atividades industriais e o uso de fertilizantes fosfatados na agricultura. Entre os metais tóxicos encontrados no meio ambiente, o cádmio (Cd) é um dos que apresenta maior interesse clínico, uma vez que as intoxicações por esse metal são de difícil tratamento. O Cd pode afetar vários órgãos como o fígado, rins, pulmões, ovários, ossos, testículos e cérebro. A toxicologia do Cd é extremamente complexa e tem sido amplamente estudada, mas ainda não está completamente esclarecida. Sendo assim, o objetivo da presente tese foi investigar os efeitos da intoxicação por Cd sobre parâmetros comportamentais e memória, bioquímicos, hematológicos e a bioacumulação desse metal em diferentes tipos celulares de ratos expostos ao cloreto de Cd (CdCl2) ou ao Cd proveniente de batatas contaminadas, e ainda utilizar o antioxidante N-acetilcisteína (NAC) no tratamento deste tipo de intoxicação buscandose avaliar o seu possível efeito protetor. Para tal, foram realizados dois experimentos: a) ratos machos Wistar adultos foram expostos oralmente a 2 mg/kg de Cd e/ou 150 mg/kg de NAC, um dia sim e outro não, durante um período experimental de 30 dias; b) ratos machos Wistar recém desmamados ingeriram, durante 5 meses, dieta a base de bolo contendo 1, 5 ou 25 mg/kg de CdCl2 ou Cd presente em tubérculos de batatas crescidas na presença de 10 μM de CdCl2. A partir desses experimentos pode-se concluir que: a) A intoxicação por CdCl2 causa aumento na concentração de Cd nas estruturas cerebrais (cerebelo, estriado, hipotálamo, hipocampo e córtex cerebral), nos níveis de peroxidação lipídica e na atividade da enzima AChE nas diferentes estruturas cerebrais estudadas ocasionando prejuízos à memória dos ratos. Além disso, a NAC é capaz de diminuir os níveis de peroxidação lipídica e subsequentemente restaurar a atividade da AChE modulando assim, a neurotransmissão colinérgica e melhorando os processos cognitivos. Sendo assim, sugere-se que a NAC possa ser um fármaco promissor em terapias alternativas contra a neurotoxicidade induzida pelo Cd; b) A exposição ao CdCl2 promove um aumento na concentração de Cd no plasma, baço e timo, causa danos hematológicos, não altera a atividade da enzima NTPDase em linfócitos, diminui a atividade da AChE em linfócitos e sangue total bem como da BChE em soro de ratos. Além disso, a NAC foi eficaz em diminuir os efeitos danosos do Cd provavelmente por diminuir os níveis de Cd nos órgãos linfóides, reverter ou amenizar os danos hematológicos e relacionados aos leucócitos mesmo sem alterar a atividade das enzimas colinesterases; c) O CdCl2 aumenta a hidrólise de nucleotídeos de adenina em sinaptossomas de córtex cerebral e diminui em plaquetas de ratos. Provavelmente, o aumento na atividade das enzimas NTPDase e 5’-nucleotidase no SNC causado pelo Cd seja uma resposta compensatória do organismo uma vez que a rápida hidrólise de ATP e ADP favorece a produção de adenosina, uma molécula neuroprotetora. Por outro lado, em plaquetas o Cd causou uma diminuição na atividade da NTPDase e, não alterou a atividade da 5’-nucleotidase sugerindo que a possível elevação no nível de ATP e ADP conduza a um estado hipercoagulável nos ratos intoxicados por esse metal. Além disso, a NAC restaura a atividade dessas enzimas no SNC, mas não apresenta interferência sobre elas em plaquetas; d) A dieta prolongada com CdCl2 ou com Cd proveniente de batatas contaminadas ocasiona aumento no comportamento de ansiedade e prejuízo à memória de ratos o que provavelmente, seja resultado de uma concentração aumentada de Cd e de uma atividade aumentada da AChE e diminuída da Na+,K+-ATPase em diferentes estruturas cerebrais devido a esse metal. Em linhas gerais, os resultados obtidos na presente tese demonstram que apesar de todos os mecanismos propostos pelos quais o Cd poderia afetar o comportamento continuarem a gerar controvérsia, é evidente que a exposição ao CdCl2 tanto a curto quanto a longo prazo, bem como ao Cd proveniente de batatas contaminadas interfere nas funções cerebrais aumentando a concentração de Cd, diminuindo ou aumentando a atividade da AChE, aumentando a lipoperoxidação bem como diminuindo a atividade da Na+,K+-ATPase em diferentes estruturas cerebrais, consequentemente sendo prejudicial ao comportamento animal, como memória e ansiedade. O Cd afeta sistematicamente o organismo dos animais estando presente tanto no plasma, quanto nos órgãos linfóides e no encéfalo alterando, assim, a atividade das enzimas NTPDase, 5’-nucleotidase, AChE e BChE de diferentes tipos celulares. Além disso, a NAC é capaz de reverter ou amenizar vários efeitos danosos causados pelo Cd sugerindo que este fármaco possa ser considerado após estudos adicionais um importante aliado em terapias contra a intoxicação por esse metal. / The environmental pollution by heavy metals has increased greatly due to anthropogenic activities such as industrial activities and the use of phosphate fertilizers in agriculture. Among the toxic metals found in the environment, cadmium (Cd) is a metal that presents the greatest clinical interest, since poisoning by this metal is difficult to treat. Cd may affect various organs such as liver, kidneys, lungs, ovaries, bones, testes and brain. The toxicology of Cd is extremely complex and has been widely studied, but it is not yet fully elucidated. Therefore, the objective of this thesis was to investigate the effects of Cd intoxication on memory as well as behavioral, biochemical, hematological and bioaccumulation parameters of this metal in different cell types of rats exposed to Cd chloride (CdCl2) or Cd from contaminated potatoes. Also, we investigated the antioxidant N-acetylcysteine (NAC) in the treatment of this type of poisoning seeking to evaluate its possible protective effect. Two experiments were performed: i) adult male Wistar rats were exposed orally to 2 mg/kg Cd and/or 150 mg/kg NAC, every other day for 30 days; ii) weaned male Wistar rats fed for 5 months, cake-based diet containing 1, 5 or 25 mg/kg CdCl2 or Cd present in tubers of potatoes grown in the presence of 10 μM of CdCl2. From these experiments we conclude: Firstly, CdCl2 intoxication caused an increase in the Cd concentration in brain structures (cerebellum, striatum, hypothalamus, hippocampus and cerebral cortex), in the levels of lipid peroxidation, and in the AChE activity of different brain structures studied causing damage to memory of rats. NAC was able to reduce the levels of lipid peroxidation and subsequently restore the AChE activity, modulating thereby the cholinergic transmission and improving the cognitive processes. Thus, NAC may be a promising drug for alternative therapies against neurotoxicity induced by Cd. Secondly, the exposure to CdCl2 increased the Cd concentration in plasma, spleen and thymus, caused damages in the hematological parameters, did not alter the NTPDase activity in lymphocytes as well as decreased the AChE activity in lymphocytes and whole blood and the BChE activity in serum of rats. NAC was effective in reducing the harmful effects of Cd probably by decreasing the levels of Cd in the lymphoid organs, reversing or minimizing the hematological damage and related to leukocytes even without changing the activity of cholinesterases. Thirdly, CdCl2 increases the hydrolysis of adenine nucleotides in synaptosomes of cerebral cortex and decreases in platelets of rats. The increase in the NTPDase and 5'-nucleotidase activities in CNS caused by Cd could be a compensatory response of the organism since the rapid hydrolysis of ATP and ADP favors the production of adenosine, a neuroprotective molecule. On the other hand, Cd decreased the NTPDase activity and did not alter 5'-nucleotidase activity in platelets suggesting that the possible increase in the ATP and ADP levels could lead to a hypercoagulable state in rats intoxicated with this metal. NAC restores the activity of these enzymes in the CNS, but had no interference in platelets. Finally, the prolonged diet with CdCl2 or Cd from contaminated potatoes resulted in an increased anxiety-like behavior and damaged memory of rats which was likely to be a result of the increased concentration of Cd, the increased AChE activity and decreased Na+,K+-ATPase activity in the different brain structures studied. In general, the results obtained in this thesis show that despite all the proposed mechanisms by which Cd could affect the behavior still generate controversy, it is clear that the exposure to CdCl2 at both short and long terms as well as to Cd from contaminated potatoes interferes the brain function by increasing Cd concentration, decreasing or increasing the AChE activity, increasing lipid peroxidation and decreasing Na+,K+-ATPase activity in several brain structures, thus being detrimental to the animal behavior influencing memory and anxiety. Cd affected systematically the animal body since it is present in plasma, lymphoid organs and brain, changing the activity of the enzymes NTPDase, 5'-nucleotidase, AChE and BChE of different cell types. In addition, NAC was able to reverse or ameliorate several deleterious effects caused by Cd suggesting that this drug may be, after additional studies, considered an important factor in therapies against intoxication by this metal.

A esclerose múltipla é a principal doença desmielinizante do sistema nervoso central (SNC). É considerada a principal causa de incapacidade neurológica em adultos jovens. O comprometimento cognitivo é muito comum nessa doença, envolvendo o aprendizado, a memória e a organização cortical do movimento, funções vitais que são reguladas pelo sistema colinérgico. O modelo de desmielinização tóxica induzida pelo brometo de etídio (BE) foi utilizado neste estudo, para avaliar a atividade da enzima acetilcolinesterase (AChE) no estriado (ST), hipocampo (HP), córtex cerebral (CC), hipotálamo (HY) e ponte (PN) associado ao tratamento com interferon beta (IFN-b), ciclosporina A (CsA), vitamina E (vit E) e ebselen (Ebs). Além disso, também foi investigado o efeito in vitro do BE na atividade da AChE, juntamente com os parâmetros cinéticos dessa enzima no ST, HP, CC e CB de ratos adultos. Os resultados demonstraram que o BE inibiu significativamente a atividade da AChE no ST, HP, CC e CB nas concentrações de 0,00625, 0,0125, 0,025, 0,05 e 0,1mM e a análise dos dados cinéticos mostraram uma inibição do tipo incompetitiva no ST, HP e CC, enquanto no CB a inibição foi do tipo mista. No estudo in vivo, foi observado uma inibição na atividade da AChE no CC, ST, HP, HY, PN e CB nos diferentes períodos avaliados pós-injeção do BE (3, 7, 15, 21 e 30 dias). Quando ratos desmielinizados com BE foram tratados com IFN-b e CsA, não houve alteração na atividade dessa enzima. Por outro lado, o tratamento com Vit E e Ebs foram capazes de aumentar a atividade da AChE no ST, CC e HP. Estudos imuno-histoquímicos demonstraram que nos ratos tratados com Vit E e Ebs as lesões induzidas pelo BE foram menores, sugerindo que estes compostos interferem no desenvolvimento de lesões desmielinizantes. Foi também avaliado o efeito per se do IFN-b, da CsA, da Vit E e do Ebs na atividade da AChE, os quais demonstraram um efeito inibitório sobre a atividade dessa enzima. Em plaquetas de ratos desmielinizados, foi observado uma diminuição na atividade da NTPDase e o tratamento com a Vit E e o Ebs modularam a hidrólise dos nucleotídeos de adenina. O presente trabalho demonstrou que o BE é um potente inibidor da atividade da AChE in vitro e os resultados in vivo demonstraram que a atividade dessa enzima está alterada após um evento de desmielinização tóxica no SNC. Os resultados deste estudo ajudaram a confirmar que drogas utilizadas no tratamento de pacientes com esclerose múltipla tais como o IFN-b e a CsA causam efeitos na atividade da AChE. A Vit E e o Ebs, além de demonstrarem uma interação com a neurotransmissão colinérgica, também modularam a hidrólise dos nucleotídeos de adenina em plaquetas de ratos, contribuindo no controle da coagulação plaquetária em processos desmielinizantes. Neste contexto, sugere-se que o IFN-b, a CsA, a vitamina E e o ebselen podem ser investigados em estudos futuros com a intenção de encontrar uma melhor terapia para beneficiar pacientes com patologias desmielinizantes. / Multiple sclerosis is the main demyelinating disease of the central nervous system (CNS). It is the most common cause of neurological disability among young adults. The cognitive impairment is very commum in this illness, involving learning, memory and cortical organization of the movement, vital functions regulated by the cholinergic system. The model of toxic demyelination induced by ethidium bromide (EB) was used to evaluate brain acetylcholinesterase (AChE) activity in the striatum (ST), hippocampus (HP), cerebral cortex (CC), cerebellum (CB), hypothalamus (HY) and pons (PN), associated with treatment with interferon beta (IFN-b), ciclosporine A (CsA), vitamin E (Vit E) and ebselen (Ebs). In addition, the per se effect of EB on AChE activity was studied in vitro together with the kinetic parameters of this enzyme in the ST, HP, CC and CB of adult rats. The results showed that EB in vitro significantly inhibited AChE activity in the ST, HP, CC and CB at concentrations of 0.00625, 0.0125, 0.025, 0.05 and 0.1mM. The kinetic analysis demonstrated an uncompetitive inhibition in the ST, HP and CC, whereas in the CB the inhibition type was mixed. In relation to the in vivo results, AChE activity was inhibited after demyelination by EB in the CC, ST, HP, HY, PN and CB at the post-injection points of time evaluated (3-7-15-21 and 30 days). When demyelinated rats were submitted to the treatment with IFN-b and CsA, the results demonstrated that these compounds did not alter AChE activity. However, Vit E and Ebs were able to increase AChE activity in the ST, CC and HP. In addition, immunohistochemistry studies demonstrated that in Vit E and Ebs treated rats, the lesions induced by EB were smaller suggesting that these compounds somehow interfered in the development of the lesions. The per se effect of IFN-b, CsA, Vit E and Ebs were also evaluated, demonstrating that these compounds have an inhibitory effect on AChE activity. Platelets of the demyelinated rats demonstrated a reduction in NTPDase activity and the treatments with Ebs and Vit E modulated adenine nucleotide hydrolysis. The present investigation demonstrated that EB is a strong inhibitor of AChE activity in vitro and the results in vivo showed that the activity of this enzyme is altered after an event of toxic demyelination in the CNS. The results this study help the confirm that drugs used in the treatment of the patients with multiple sclerosis such as IFN-b and CsA cause effects in the AChE activity. The Vit E and Ebs besides of interaction with the cholinergic neurotransmission also modulated adenine nucleotide hydrolysis in platelets of the rats, contributing to the control of the platelet coagulant status in the demyelinating process. In this context, we can suggest that IFN-b, CsA, Vit E and Ebs may be investigated in future studies with the intention of finding a better therapy for to improve patients with demyelinating pathologies.

A síndrome de Lesch Nyhan é um erro inato do metabolismo das purinas, de característica recessiva, ligado ao sexo. Caracteriza-se, bioquimicamente, pela deficiência na atividade da enzima hipoxantina-guanina fosforribosiltransferase (HGPRT), resultando principalmente no acúmulo tecidual de hipoxantina. O quadro clínico manifestado é bastante característico incluindo alterações motoras e cognitivas, retardo mental, espasticidade e automutilação. Considerando que os mecanismos envolvidos nas alterações cerebrais encontradas nessa síndrome ainda são pouco conhecidos, os objetivos do presente estudo foram investigar o efeito da administração intraestriatal de hipoxantina sobre parâmetros bioquímicos cerebrais (atividades da Na+, K+- ATPase e acetilcolinesterase (AChE), parâmetros de estresse oxidativo, hidrólise dos nucleotídeos da adenina) e comportamentais (tarefas do labirinto aquático de Morris, campo aberto e esquiva inibitória) em ratos. Os resultados mostraram que a administração intra-estriatal de hipoxantina reduziu as atividades das enzimas Na+, K+- ATPase e AChE em estriado, hipocampo e no córtex cerebral de ratos. A infusão de hipoxantina aumentou a quimioluminescência,, substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBARS) e atividade da enzima glutationa peroxidase (GPx), e reduziu a capacidade antioxidante tecidual (TRAP) e as atividades das enzimas superóxido dismutase (SOD) e catalase (CAT) em estriado de ratos. As hidrólises dos nucleotídeos da adenina também foram inibidas pela administração de hipoxantina. Os efeitos relatados possivelmente ocorreram através da geração de radicais livres, uma vez que a administração de vitaminas E e C previniu tais efeitos, com exceção do TRAP. Considerando as alterações neuroquímicas induzidas pela administração de hipoxantina observadas em nosso modelo experimental, a próxima etapa desse trabalho foi investigar o papel da administração de hipoxantina sobre a memória/ aprendizagem em ratos na tarefa do labirinto aquático de Morris e esquiva inibitória. A atividade motora dos animais também foi avaliada na tarefa de campo aberto. Os resultados mostraram que a hipoxantina provocou um déficit de V memória/ aprendizado em ambas as tarefas realizadas, contudo não alterou o comportamento motor dos animais. Nossos resultados, em conjunto, mostram que a administração intra-estriatal de hipoxantina provoca uma série de alterações bioquímicas e comportamentais as quais podem, pelo menos em parte, contribuir para as disfunções neurológicas características observadas nesta síndrome. Além disso, se nossas evidências se confirmarem em humanos, a utilização de antioxidantes, tais como as vitaminas E e C, poderão ser utilizados como estratégias terapêuticas a fim de evitar as alterações neurológicas nos pacientes portadores da síndrome de Lesch Nyhan. / Lesch Nyhan is an inborn X-linked recessive disease of purine metabolism characterized by deficiency of hypoxanthine-guanine phosphoribosyltranspherase (HGPRT) activity, resulting mainly in tissue accumulation of hypoxanthine. Affected patients present motor and cognitive deficits, spasticity, and self-mutilation behavior. Considering that the mechanisms involved in brain dysfunction found in this syndrome are poorly understood, the general objective of this study was to investigated the effect on intrastriatal hypoxanthine administration on some cerebral biochemical parameters (activities of Na+, K+- ATPase and acetylcholinesterase (AChE), oxidative stress parameters, adenine nucleotide hydrolysis) and behavioral (water-maze, step-down inhibitory avoidance and open field tasks) in rats. Results showed that intrastriatal hypoxanthine administration inhibited Na+, K+- ATPase and AChE in striatum, hippocampus and cerebral cortex of rats. We also verified that hypoxanthine administration increased chemiluminescence, thiobarbituric acid reactive substance (TBARS) and glutathione peroxidase (GPx) activity and reduced total radical-trapping antioxidant parameter (TRAP) and also superoxide dismutase (SOD) and catalase (CAT) activities in striatum of rats. Moreover, adenine nucleotide hydrolysis was also inhibited by hypoxanthine administration. These effects could be probably related to free radical generation since pretreatment with vitamins E and C prevented those effects, excepting for TRAP. Considering the neurochemical alterations provoked by hypoxanthine administration in this experimental model, the next step in this study was to investigate the effect of intrastriatal hypoxanthine administration on memory/ learning of rats in water-maze and step-down inhibitory avoidance tasks. The motor activity of the rats was evaluated by open field task. Results showed that hypoxanthine administration impaired memory/ learning in both tasks, however the motor activity of rats was not altered. Taken together, our results showed that intrastriatal hypoxanthine administration induced various biochemical and behavioral modification that could contribute, at least in part, to the characteristically neurological dysfunction observed in this syndrome. Moreover, if our evidences also occur in human, supplementation with antioxidants, like vitamins E and C, could be used as therapeutically strategies in order to avoid the neurological disturbances present in Lesch Nyhan patients.

A poluição ambiental causada por resíduos de metais tóxicos é muito relevante pelo seu amplo uso em processos industriais e agrícolas, sendo que muitos efluentes chegam ao ambiente aquático sem qualquer tratamento. A contaminação da água com estes poluentes tornaram-se iminentes e, consequentemente efeitos adversos são inevitáveis em humanos, plantas e animais, onde um dos táxons mais atingidos são os peixes. O peixe zebra (Danio rerio) é uma espécie muito utilizada como modelo experimental em diversas áreas, como neurociências e toxicologia. Evidências demonstram que nucleotídeos e nucleosídeos da adenina exercem efeitos sinalizadores no espaço extracelular por meio da ativação de receptores específicos. A inativação do sinal mediado pelo ATP extracelular é realizada por uma família de enzimas denominadas ectonucleotidases, na qual se destacam as NTPDases (nucleosídeo trifosfato difosfoidrolases) e a ecto-5'-nucleotidase. Após hidrólise pelas ectonucleotidases, o ATP produz o nucleosídeo adenosina. A adenosina pode ser desaminada pela enzima adenosina desaminase (ADA), gerando inosina. Evidências demonstram que o ATP é coliberado com a acetilcolina em terminais colinérgicos. A acetilcolina é uma molécula transmissora que age nos receptores muscarínicos e nicotínicos e seu catabolismo é promovido pela enzima acetilcolinesterase (AChE). Nosso laboratório já demonstrou a presença de diferentes membros da família das NTPDases e da família da ADA, além de uma ecto-5'-nucleotidase em cérebro de peixe zebra. A presença da enzima AChE também já foi descrita nesta espécie. No capítulo I foi testado o efeito in vitro do zinco e cádmio na atividade da AChE e das ectonucleotidases em cérebro de peixe zebra. Ambos os metais não alteraram a atividade da AChE. A hidrólise de ATP teve um aumento na presença de 1 µM de zinco (17 %) e a hidrólise de AMP teve um aumento dose dependente nas concentrações 0,5 e 1 µM de zinco (188 % e 199 %). Após a exposição a 0,5 e 1 µM de cádmio, a atividade ATPásica foi aumentada significativamente (53 % e 48 %). O cádmio na faixa de 0,25 a 1 µM inibiu a hidrólise de ADP de forma dose-dependente (13,4 - 69 %). A atividade da ecto-5'-nucleotidase foi inibida (38 %) apenas na presença de 1 µM de cádmio. No capítulo II foi investigado o efeito da exposição ao alumínio na atividade da AChE cerebral e em parâmetros comportamentais em peixe zebra. A exposição in vivo a 50 µg/L de AlCl3 durante 96 h a pH 5,8 aumentou significativamente (36 %) a hidrólise de acetiltiocolina em cérebro de peixe zebra. Não foram observadas mudanças na atividade da AChE quando os peixes foram expostos a mesma concentração de AlCl3 em pH 6,8. RT-PCR semi-quantitativo não demonstrou alterações significativas nos níveis de expressão do RNAm do gene da ache em cérebro de peixe zebra. Concentrações in vitro de AlCl3 variando de 50 a 250 µM aumentaram a atividade da AChE (28 a 33 %). Além disso, animais expostos ao AlCl3 em pH 5,8 apresentaram uma diminuição na atividade locomotora, avaliada pelo número de cruzamentos (25 %), distância viajada (14,1 %) e velocidade máxima (24 %). No capítulo III, foi verificado o efeito de metais tóxicos na atividade e expressão da ADA em frações solúveis e de membrana em cérebro de peixe zebra. Dos metais testados, apenas o mercúrio foi capaz de inibir a desaminação da adenosina em ambas as frações in vitro. A inibição foi observada de 5 a 250 µM de HgCl2 (84,6 - 92,6 %) na fração solúvel enquanto nas frações de membrana a inibição variou de 50 a 250 µM (20,9 - 26 %). A exposição in vivo do peixe zebra a 20 µg/L de HgCl2 foi avaliada após exposição aguda (24 h) e subcrônica (96 h). A atividade da ADA na fração solúvel foi inibida após a exposição aguda (24,5%) e subcrônica (40,8%) enquanto que a atividade da ADA na fração de membrana foi inibida somente após a exposição subcrônica (21,9 %). Em contraste, não foram observadas mudanças na expressão dos genes da ADA após os tratamentos. Nossos resultados apresentados demonstraram que as enzimas envolvidas na degradação de nucleotídeos e nucleosídeos (NTPDase, 5'-nucleotidase e ADA) e a acetilcolinesterase são afetadas por metais tóxicos em cérebro de peixe zebra. Além de serem possíveis alvos da neurotoxicidade dos metais, a alteração destas atividades enzimáticas pode ser utilizada como bioindicador da presença ambiental destes poluentes. / The environmental pollution caused by toxic metals is relevant due to its widespread use in industrial and agricultural process, and many effluents enter in the aquatic environment without treatment. The contamination of water by toxic metals has become imminent and, consequently, adverse effects are inevitable in humans, plants, and animals, which fish are one of the most affected taxons. Zebrafish (Danio rerio) is a specie consolidated as a model system in many research areas, including neuroscience and toxicology. Evidence has show that nucleotides and nucleosides exert signaling effects at the extracellular space by the activation of specific receptors. The inactivation of extracellular ATP signaling is promoted by a family of enzymes named ectonucleotidases, whivh inlude NTPDases (nucleoside triphosphate diphosphohydrolases) and ecto-5'-nucleotidase. After hydrolysis promoted by ectonucleotidases, ATP forms the nucleoside adenosine. The adenosine could be deaminated by the enzyme adenosine deaminase (ADA). Evidence demonstrates that ATP is coreleased with acetylcholine in cholinergic terminals. Acetylcholine is a transmitter molecule that acts on muscarinic and nicotinic receptors and its catabolism is promoted by acetylcholinesterase (AChE) activity. Our laboratory has already characterized NTPDases, ecto-5'-nucleotidase and ADA activity in zebrafish brain. The AChE activity has been reported in this specie. In chapter I we tested the in vitro effect of zinc and cadmium on AChE and ectonucleotidase (NTPDase and ecto-5-nucleotidase) activities in zebrafish brain. Both zinc and cadmium treatments did not alter significantly the zebrafish brain AChE activity. ATP hydrolysis presented a significant increase at 1 mM zinc (17 %) and the AMPase activity had a dose-dependent increase at 0.5 and 1µM zinc exposure (188 % and 199 %). After cadmium treatment, ATPase activity was significantly increased (53 % and 48 %) at 0.5 and 1 µM, respectively. Cadmium, in the range 0.25-1 µM, inhibited ADP hydrolysis in a dose-dependent manner (13.4-69 %). Ecto-5-nucleotidase activity was only inhibited (38 %) in the presence of 1 µM cadmium. In chapter II we have investigated the effect of aluminum exposure on brain AChE activity and behavior parameters in zebrafish. In vivo exposure of zebrafish to 50 µg/L AlCl3 during 96 h at pH 5.8 significantly increased (36 %) acetylthiocholine hydrolysis in zebrafish brain. There were no changes on AChE activity when fish were exposed to the same concentration of AlCl3 at pH 6.8. Semi-quantitative RT-PCR has not shown significant alterations on the expression levels of ache mRNA gene in zebrafish brain. In vitro concentrations of AlCl3 varying from 50 to 250 µM have increased AChE activity (28 to 33 %, respectively) Moreover, we observed that animals exposed to AlCl3 at pH 5.8 presented a significant decrease in locomotor activity, as evaluated by the number of line crossings (25 %), distance traveled (14.1 %) and maximum speed (24 %). In chapter III we have investigated the effects of toxic metals on soluble and membrane ADA activity and gene expression in zebrafish brain. Regarding the metals tested, only HgCl2 was able to inhibit the adenosine deamination in vitro in both fractions. The inhibition was observed from 5 to 250 µM HgCl2 (84.6 - 92.6 %) in soluble fraction while in membrane fractions the inhibition varied from 50 to 250 µM (20.9 - 26 %). The in vivo exposure of zebrafish to 20 µg/L of HgCl2 was evaluated after acute (24 h) and subchronic (96 h) treatments on ADA activity in soluble and membrane fractions. The ADA activity from soluble fraction was inhibited after both acute (24.5 %) and subchronic (40.8 %) exposures whereas the ADA activity from brain membranes was inhibited only after subchronic exposure (21.9 %). In contrast, semi-quantitative RT-PCR analysis showed that HgCl2 was not able to modulate the ADA gene expression. Our results have show that the enzymes involved in the degradation of nucleotides and nucleosides (NTPDase, 5'-nucleotidase and ADA) and AChE are modulated by toxic metals in zebrafish brain. Besides been a possible target in the neurotoxicity mediated by metals, the alteration of these enzyme activities can be used as bioindicator of the environmental presence of these pollutants.

The protein-energy malnutrition is one of the most serious nutritional problems that occur in developing countries. The energy and nutritional deficiency in early life can cause significant changes in different stages of development of central nervous system, since the cases of hyperplasia, hypertrophy and myelinization occur in more intense. The brain uses glucose as its main energy substrate. However, under certain physiological conditions, as during the weaning or during prolonged fasting, the cells may use other substrates in order to meet their metabolic needs. The transport of glucose to the nerve cells requires the presence of specific transporter proteins called GLUT s (Glucose Transporters) to perform the transport of glucose by facilitated diffusion. Besides the transporters of glucose, transporter proteins of monocarboxilatos (MCTs) are responsible for neuronal influx of lactate, MCT1 being the main responsible for providing energy to neurons during maturation of nervous tissue. The acetylcholine is a major neurotransmitter of the nervous system and is associated with the maintenance processes of attention, learning and memory. In the synaptic cleft acetylcholine is degraded by the enzyme cholinesterase, the acetylcholinesterase (AChE) and the butyrilcholinesterase (BuChE). Increased activity of fractions of AChE has been associated with states of dementia in elderly patients and the loss of cognitive function in patients with Alzheimer's Disease. This work is proposed to study the expression of neuronal glucose transporter GLUT3 and activity of the enzyme acetylcholinesterase (AChE) in brain of young adult rats (84 days of life) who were breastfed in litters formed by 6 (control group) or 12 pups (undernourished group). The results showed that the weight of the brains of malnourished rats was significantly lower (P <0001, Student s t test) compared to controls. The blood glucose levels and the expression of GLUT3 in total cortical membranes was also reduced by malnutrition (P <0001, Student s t test). The activity of AChE in different brain homogenate showed a significant interaction (P = 0019, two-way ANOVA, Tukey s test) between nutritional status and the type of fraction of the homogenate, with a significant reduction (p< 0,05) in activity this enzyme in the brain homogenate in control group. These results show for the first time that malnutrition during the period of weaning reduces the expression of GLUT3 and vi that the increased activity of acetylcholinesterase associated with decreased in the expression of the main glucose transporter in the brain could contribute to cognitive deficits and changes in brain metabolic activity. / A desnutrição energético-protéica consiste em um dos problemas nutricionais mais graves que ocorrem em países em desenvolvimento. A deficiência energética e nutricional no início da vida pode ocasionar importantes alterações nas diferentes fases de desenvolvimento do sistema nervoso central, uma vez que os processos de hiperplasia, hipertrofia e mielinização ocorrem de forma mais intensa. O cérebro utiliza a glicose como seu principal substrato energético. No entanto, em certas condições fisiológicas, como durante a fase de amamentação ou durante o jejum prolongado, as células podem utilizar outros substratos a fim de suprir suas necessidades metabólicas. O transporte de glicose para as células nervosas requer a presença de proteínas transportadoras específicas denominadas GLUTs (glucose transporters) que efetuam o transporte de glicose através de difusão facilitada. Além dos transportadores de glicose, proteínas transportadoras de monocarboxilatos (MCTs) são responsáveis pelo influxo neuronal de lactato, sendo o MCT1 o principal responsável pelo fornecimento energético aos neurônios durante o processo de maturação do tecido nervoso. A acetilcolina é um dos principais neurotransmissores do sistema nervoso, sendo associada com a manutenção de processos de atenção, aprendizagem e memória. Na fenda sináptica a acetilcolina é degradada por enzimas colinesterásicas, a acetilcolinesterase (AChE) e a Butirilcolinesterase (BuChE). O aumento da atividade de frações da AChE vem sendo associada com estados de demência em pacientes idosos e com a perda da função cognitiva em pacientes com Doença de Alzheimer. O presente trabalho se propôs a estudar a expressão do transportador neuronal de glicose GLUT3 e a atividade da AChE no cérebro de ratos adultos jovens (84 dias de vida) que foram amamentados em ninhadas formadas por 6 (grupo controle) ou 12 filhotes (grupo desnutrido). Os resultados demonstraram que o peso dos cérebros dos ratos desnutridos foi significativamente menor (P<0,001, teste t de Student) comparado ao grupo controle. Os níveis glicêmicos e a expressão do GLUT3 nas membranas corticais totais foram também diminuídos pela desnutrição (P<0,001, teste t de Student). A atividade da AChE nos diferentes homogenados do cérebro mostrou uma interação significativa (P = 0,019, ANOVA two-way, Tukey teste) entre o estado iv nutricional e o tipo de fração do homogenado, apresentando uma redução significativa ( p< 0,05) na atividade desta enzima do homogenado de células em animais controle . Esses resultados mostram pela primeira vez que a desnutrição durante o período de amamentação diminui a expressão do GLUT3 e que o aumento da atividade da acetilcolinesterase associado com a diminuição da expressão do principal trnasportador de glicose para o cérebro poderia contribuir para déficits cognitivos e alterações da atividade metabólica cerebral.

O Transtorno de Déficit de Atenção/Hiperatividade é um transtorno prevalente e debilitante, diagnosticado com base em persistentes níveis de hiperatividade, desatenção e impulsividade. Fármacos estimulantes têm sido eficazes no tratamento desse transtorno, sendo que o metilfenidato é o agente terapêutico mais prescrito. Semelhante às ações celulares e comportamentais dos estimulantes cocaína e anfetamina, o metilfenidato aumenta a liberação e bloqueia a recaptação de dopamina e noradrenalina no cérebro de mamíferos. Milhares de crianças são tratadas com o metilfenidato para o déficit de Atenção/Hiperatividade, mas as consequências neuroquímicas desse tratamento a longo prazo, ainda não estão completamente elucidadas. No presente trabalho nós investigamos os efeitos do metilfenidato sobre alguns parâmetros bioquímicos e comportamentais em ratos. Considerando que os efeitos do metilfenidato sobre o metabolismo do sistema nervoso central são pouco conhecidos e que a Na+,K+-ATPase é essencial para o funcionamento normal do cérebro, inicialmente avaliamos o efeito desse psicoestimulante (1,0, 2,0 e 10,0 mg/kg) sobre a atividade dessa enzima em cérebro de ratos jovens (25 dias de idade) e adultos (60 dias). Resultados mostraram que a administração aguda de metilfenidato aumentou a atividade da Na+,K+-ATPase em hipocampo, córtex pré-frontal e estriado de ratos jovens e adultos. A administração crônica de metilfenidato a ratos jovens também estimulou a Na+,K+-ATPase em hipocampo e córtex pré-frontal, mas não em estriado. Em ratos adultos, o metilfenidato estimulou a Na+,K+-ATPase em todas as estruturas cerebrais estudadas, sugerindo que a ativação dessa enzima pode ser resultado dos efeitos do metilfenidato sobre o desenvolvimento do cérebro e excitabilidade neuronal. Considerando que estudos recentes têm indicado que o metilfenidato pode causar alterações no comportamento de animais, também investigamos o efeito da administração crônica de metilfenidato (2,0 mg/Kg) sobre a memória espacial em ratos jovens (15 dias). O imunoconteúdo do fator neurotrófico derivado do encéfalo (BDNF) e a atividade da acetilcolinesterase (AChE) em hipocampo e córtex pré-frontal de ratos também foram avaliados. Os resultados mostraram que os animais tratados com metilfenidato apresentaram prejuízo na memória espacial na tarefa do labirinto aquático de Morris. Observamos também uma redução no imunoconteúdo de BDNF e aumento na atividade da AChE no córtex pré-frontal, mas não em hipocampo de ratos tratados com metilfenidato. Nossos resultados sugerem que o déficit na memória espacial pode estar relacionado com a diminuição nos níveis de BDNF e aumento da AChE no córtex pré-frontal de ratos jovens submetidos à administração de metilfenidato. Os resultados desse trabalho, em conjunto, mostraram que o metilfenidato causa alterações neuroquímicas e comportamentais em animais, que podem ser prejudiciais ao desenvolvimento do cérebro. / Attention-deficit hyperactivity disorder is a prevalent and debilitating disorder diagnosed on the basis in persistent levels of overactivity, inattention and impulsivity. Stimulant medications have been effective for the treatment of this disorder, and the methylphenidate is the most prescribed therapeutic agent. Similar to the cellular and behavioral actions of the stimulants cocaine and amphetamine, the methylphenidate enhances the release and blocks the reuptake of dopamine and norepinephrine in mammalian brain. Thousands of children receive methylphenidate for attention deficit/hyperactivity disorder, yet the long-term neurochemical consequences of treatment are unknown. In the present work we investigate the effects of methylphenidate on some biochemical and behavioral parameters in rats. Considering that methylphenidate effects on central nervous system metabolism are poorly known and that Na+,K+-ATPase is essential to brain normal function, we initially evaluated the effect of this psychostimulant (1.0, 2.0 or 10.0 mg/Kg) on Na+,K+-ATPase activity in the cerebrum of young (25 days old) and adult (60 days old) rats. Our results showed that acute methylphenidate administration increased Na+,K+-ATPase activity in hippocampus, prefrontal cortex, and striatum of young and adult rats. Chronic administration of methylphenidate to young rats also increased Na+,K+-ATPase activity in hippocampus and prefrontal cortex, but not striatum. In adult rats, methylphenidate increased the Na+,K+-ATPase activity in all cerebral structures studied, suggesting that the activation of this enzyme might be the result of the effects of methylphenidate on brain development and neuronal excitability. Considering that recent studies have indicated that methylphenidate causes behavior alterations in animals, also investigated the effect of chronic methylphenidate (2.0 mg/Kg) administration to young rats (15 days old) on spatial memory. Brain-derived neurotrophic factor immunocontent (BDNF) and acetylcholinesterase (AChE) activity in hippocampus and prefrontal cortex were also evaluated. Results showed that methylphenidate-treated rats presented impaired performance on Morris water maze task. We also observed reduction on BDNF immunocontent and increased AChE activity in prefrontal cortex, but not in hippocampus of rats treated with methylphenidate. Our results suggested that the deficit in spatial memory may be related to decreased BDNF immunocontent and increased AChE in prefrontal cortex of young rats subjected to methylphenidate administration. The results of this work, together, showed that the methylphenidate causes neurochemical and behavioral changes in animals, which can be harmful to brain development.

Altos níveis de galactose circulantes e cerebrais são encontrados em portadores da galactosemia clássica não tratada, cujos pacientes comumente desenvolvem problemas cognitivos e motores ao longo da vida. Entretanto pouco se conhece a respeito dos mecanismos da disfunção celular e molecular responsáveis por estes sintomas. Assim, o objetivo do presente trabalho foi de investigar o efeito da injeção intracerebroventricular de galactose sobre a memória (aversiva e de reconhecimento de objetos) e a coordenação motora em ratos Wistar. Além disso, a atividade, o imunoconteúdo e a expressão gênica da acetilcolinesterase no hipocampo e córtex cerebral foram também avaliados. No cerebelo, foram medidos parâmetros histológicos (contagem de células e imunohistoquímica) e bioquímicos (imunoconteúdo de caspase-3 ativa e BDNF, atividade e imunoconteúdo da acetilcolinesterase, níveis de glutationa e sulfidrilas, bem como o índice de dano ao DNA). Ratos Wistar receberam uma injeção intracerebroventricular de galactose (4 mM) ou salina (controles) sendo esses submetidos às tarefas comportamentais e/ou decapitados em diferentes tempos (1 h, 3 h ou 24 h), logo após, o hipocampo, córtex cerebral e cerebelo foram dissecados. Os resultados mostraram que a galactose prejudicou a memória aversiva e de reconhecimento de objetos, quando injetada antes do treinamento, bem como alterou a atividade e a expressão gênica da acetilcolinesterase em hipocampo. Em relação ao comportamento motor e aos parâmetros histológicos e bioquímicos realizados no cerebelo, a administração intracerebroventricular de galactose prejudicou a coordenação motora e reduziu o número de células e a imunomarcação de neurônios e astrócitos. A galactose, também aumentou o imunoconteúdo de caspase-3 ativa, a atividade da acetilcolinesterase e o índice de dano ao DNA, bem como diminuiu o imunoconteúdo de BDNF e acetilcolinesterase e os níveis de glutationa e sulfidrilas no cerebelo. Tomados em conjunto, nossos resultados mostram que a administração intracerebroventricular de galactose prejudicou a memória e a coordenação motora. Além disso, o modelo experimental utilizado mostrou diversas alterações a nível celular e molecular, os quais podem contribuir pelo menos em parte com o entendimento da fisiopatologia da galactosemia clássica. / Non-treated patients with classical galactosemia present high levels of galactose in the bloodstream and brain. Patients usually develop cognitive and motor impairments during life. However, little is known about the cellular and molecular mechanisms responsible for these symptoms. Thus, the aim of this study was to investigate the effect of intracerebroventricular galactose injection on memory (aversive and object recognition) and motor coordination in Wistar rats. Acetylcholinesterase activity, immunocontent and gene expression were investigated in hippocampus and cerebral cortex. In the cerebellum, we performed histological (cell counting and immunohistochemistry) and biochemical (active caspase-3 immunocontent, BDNF, acetylcholinesterase activity and immunocontent, glutathione and sulfhydryl levels, as well as DNA damage index) parameters. Wistar rats received a single intracerebroventricular injection of galactose (4 mM) or saline (control). The animals performed behavioral tasks and/or were decapitated at different times (1 h, 3 h or 24 h) after injection. The hippocampus, cerebral cortex and cerebellum were dissected. The results showed that injecting galactose before training provokes impairment on aversive and object recognition memories, as well as altered the activity and gene expression of acetylcholinesterase in hippocampus. Regarding to the histological and biochemical parameters measured in the cerebellum, intracerebroventricular galactose injection impaired motor coordination, reduced the number of cells and immunostaining of neurons and astrocytes. In the cerebellum, galactose also increased active capase-3 immunocontent, acetylcholinesterase activity and DNA damage index, as well as decreased BDNF and acetylcholinesterase immunocontent, and glutathione and sulfhydryl levels. Altogether, our results show that intracerebroventricular injection of galactose impaired memory and motor coordination. Moreover, the experimental model used showed several alterations at cellular and molecular levels. These findings may contribute at least in part with the understanding of the physiopathology in classical galactosemia.

Made available in DSpace on 2014-08-26T17:15:07Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) 85.pdf: 911776 bytes, checksum: 157643f210a8dc4b9b4da249344c2332 (MD5) Previous issue date: 2009 / Os testes de triagem por serem sensíveis, específicos, rápidos e de baixo custo, vêmsendo largamente utilizados no monitoramento de contaminantes químicos, como osagrotóxicos, visando à prevenção de riscos para a saúde humana. Estes tipos de testes têmsido aplicados no monitoramento de um grande número de amostras, permitindo que aanálise cromatográfica seja realizada apenas em amostras potencialmente não-conformes, oque reduz substancialmente o custo. O leite bovino é um alimento essencial na dieta do serhumano e, especialmente, de crianças e são poucos os trabalhos de monitoramento deresíduos de agrotóxicos, neste tipo de alimento, realizados no Brasil. O aparecimento deresíduos de agrotóxicos no leite pode ocorrer pelo uso de rações e pastagens contaminadas,ou pelo tratamento, com agrotóxicos, especialmente alguns organofosforados, contraectoparasitas que atacam os animais. Desenvolveu-se um método de extração de resíduos de agrotóxicosorganofosforados (OFs) em leite bovino para detecção qualitativa desta classe desubstâncias através da inibição da atividade da enzima acetilcolinesterase (AChE) eposterior confirmação pela cromatografia gasosa (CG). Através das pesquisas realizadas estabeleceu-se um protocolo de extração dosagrotóxicos OFs de amostras de leite bovino para posterior detecção utilizando o kitenzimático e confirmação pela cromatografia em fase gasosa, bem como as condiçõesideais de análise usando o kit desenvolvido pelo Laboratório de Toxicologia Enzimática(ENZITOX) da Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ), próprio para análise deOFs em água, adaptado para a detecção de organofosforados em leite bovino. O leite foicontaminado com parationa metílica e clorpirifós etil de modo que a concentração dessassubstâncias variassem na faixa de 5 a 200 ng/ml. Os resultados obtidos demonstraram que os métodos de extração e de detecção porinibição enzimática propostos, para o leite integral, permitem detectar, com segurança,níveis tão baixos quanto 5 ng/ml de clorpirifós, menor que o LMR não intencionalestabelecido pela ANVISA/MS que é de 10 ng/ml de clorpirifós etil na gordura do leite.Desde que somente concentrações de clorpirifós a partir da de 10 ng/ml foram detectadaspor cromatografia gasosa, nosso método mostrou-se mais sensível. O kit de inibiçãoenzimática demonstrou ser apropriado para monitoramento de contaminação do leite porclorpirifós. / Rapid and practical methods, like screening assays having sensibility, specificity, and low cost are widely used in monitoring programs for risk prevention of chemical contaminants. Screening tests are used as strategic tools when a large number of samples are involved. In these cases, chromatographic analysis is carried out only in potentially non-conforming samples, substantially reducing monitoring costs. The bovine milk is an essential food in adult and, specially, children diets. Considering that caws can accumulate such residues in milk from ingested food and also during ectoparasite treatment with insecticides and taking into account that, so far, a few pesticide monitoring programs in bovine milk were carried out in Brazil, we now propose, for this purpose, a practical methodology which could be useful in large scale survey programs. A method of extraction of organophosphorus pesticides in bovine milk was developed for the qualitative and quantitative detection of these substances. This technique is based on the inhibition of the acetylcholinesterase (AChE) enzyme by organophosphates that can be subsequently confirmed by gas chromatography. The enzymatic screening method used in this work, was initially developed by the ENZITOX laboratory of the Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ), for the detection organophosphate and carbamate pesticides in the water. Therefore, the main objective of this work was to establish an organophosphate extraction protocol which could efficiently perform on the fat enriched-bovine milk matrix and, thus, be used in the simultaneous detection by enzymatic and chromatographic methods. For this purpose, milk samples were fortified with methyl-parathion and chlorpyriphos-ethyl in the concentration range 5 - 200 ng/ml. Results demonstrated that the proposed milk extraction and enzyme detection methods were able to efficiently detect 5 ng/ml of chlorpyriphos. The gas chromatographic method used could only detect chlorpyriphos from the initial concentration of 10 ng/ml. The ANVISA establishes a not intentional LMR of 10 ng/ml for chlorpyriphos-ethyl in milk samples. The proposed methodology proved to be appropriated and efficient for use in wide scale milk monitoring programs evaluating the presence of organophosphate pesticides.

[pt] Este trabalho visou o desenvolvimento de uma metodologia analítica para a determinação de metomil em solos através da inibição da enzima acetilcolinesterase (AChE), abordando a influência dos parâmetros de fertilidade do solo. As amostras de solos foram coletadas em áreas agrícolas da microbacia do Córrego de São Lourenço, município de Nova Friburgo, RJ, visando contemplar diferentes categorias de solos e de manejo da região, que é uma das principais produtoras de olerícolas do estado do Rio de Janeiro, com registros de intensa utilização de agrotóxicos. Foi realizado um levantamento das culturas e da utilização de agrotóxicos e seus respectivos modos de aplicação, através de entrevistas com meeiros, produtores e fornecedores, a fim de obter um reconhecimento da área. As metodologias de extração e de determinação enzimática foram otimizadas indicando que não há necessidade de clean up, tornando o procedimento de fácil operação, com menor tempo de análise e consumo de reagentes. A utilização de microplacas na medição da atividade enzimática da AChE permitiu o consumo de menores quantidades de enzima e substrato (Acetiltiocolina), reduzindo o tempo de análise. A comparação entre as amostras recentemente contaminadas e as armazenadas por períodos de 24 horas e uma semana, em diferentes condições de temperatura (25ºC, 4ºC e -15ºC), indicou que uma maior estabilidade e conservação das amostras pode ser conseguida a 4ºC, porém é dependente da concentração deste metilcarbamato e da composição da matriz. A metodologia otimizada foi aplicada na quantificação de metomil em amostras de solos da região, com sucesso, indicando que pode ser usada em diagnósticos de avaliação ambiental e em programas de monitoramento de pesticidas anticolinérgicos (carbamatos e/ou organofosforados). A disponibilização de metodologias práticas de baixo custo viabiliza aos órgãos gestores, a implementação efetiva de análises de rotina que poderão, posteriormente, fornecer subsídios para tomadas de decisões governamentais e na elaboração de certificados para o controle fito-sanitário. / [en] The objective of this study was to develop an analytical methodology for the determination of metomyl in soils through the inhibition of the enzime acetylcolinesterase (AChE), also regarding the influence of soil fertility parameters. The soil samples were collected from agricultural areas in the microbasin of São Lourenço stream, in Nova Friburgo district, RJ, in order to contemplate different soil categories and the areas agricultural management. This area is one of the main olericole producers in Rio de Janeiro state, with records of intensive use of agrotoxics. A research on the types of cultures and agrotoxic use and their respective application methods was conducted, through interviews with laborers, producers and suppliers, in order to acquaint ourselves with the area. The extraction and enzymatic determination methods were optimized, indicating no need for clean-up, which renders the procedure an easy operation, with smaller analysis periods and reagent use. The use of microplates in the measurement of the enzymatic activity of AChE permitted the use of smaller amounts of enzyme and substrate (Acetilcoline), reducing the analysis periods. Comparisons between recently contaminated samples and those stocked for periods varying from 24h to 1 week, in different temperature conditions (25ºC, 4ºC and -15ºC), indicated that a higher sample stability and conservation can be obtained at 4ºC, although this is still dependent on the concentration of this methylcarbamate and the matrix constituents. The optimized methodology was applied in the quantification of methomyl in soil samples of the area successfully, indicating that it can be used in environmental evaluation diagnosis and in anticollinergic pesticides (carbamate and/or organophosphates) monitoring programs. The availability of practical and inexpensive methodologies helps controlling government organs in the effective implementation of routine analysis s that aim to subsidiate government decisiontakings and the elaboration of certificates for phyto-sanitary control.