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.

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 anatoxina-a(s) (antx-a(s)) é uma neurotoxina produzida por cianobactérias, cujo mecanismo de ação conhecido consiste na inibição irreversível da atividade da enzima acetilcolinesterase (AChE). Em razão da instabilidade da molécula e da inexistência de um padrão analítico, as informações referentes a presença dessa toxina nos reservatórios de água doce e, a completa elucidação dos processos envolvidos na sua toxicidade, são escassas. Na última década, a pesquisa referente a capacidade dos inseticidas organofosforados de induzir estresse oxidativo em humanos e animais tem sido bastante importante. Pelo fato da antx-a(s) ser o único organofosforado produzido por cianobactérias conhecido, este trabalho teve como objetivo investigar os mecanismos bioquímicos envolvidos na ação pró-oxidante de extratos aquosos contendo antx-a(s). A atividade das enzimas colinesterásicas AChE e butirilcolinesterase (BuChE) e, das enzimas antioxidantes catalase (CAT), glutationa peroxidase (GPx), glutationa redutase (GR) e superóxido dismutase (SOD) foram avaliadas em dois modelos experimentais: (i) Camundongos Swiss tratados por via intraperitoneal (ip) com uma dose sub-letal (20 mg.kg-1) de extrato contendo antx-a(s) e sacrificados após 24 h, 48 h, 7 e 14 dias e, (ii) sementes de alfafa regadas com extrato contendo antx-a(s) por um período de 7 dias. Também foi avaliado o efeito de extratos contendo antx-a(s) em coração de baratas da espécie Leurolestes circunvagans. A atividade enzimática das colinesterases avaliadas em camundongos tratados com extrato contendo antx-a(s) manteve-se inibida 58% até 48 h após tratamento (n=9, p<0,001), voltando a níveis normais (comparada ao controle) a partir do sétimo dia (n=10, p>0,05). Em contraposição, as alterações na atividade das enzimas antioxidantes avaliadas iniciaram-se após 48 h do tratamento, quando foi observada uma diminuição na atividade das enzimas CAT e GPx (n=9, p<0,001). No sétimo dia, enquanto a atividade das enzimas CAT e GR apresentou-se aumentada, a atividade da enzima GPx manteve-se significantemente diminuída (n=10, p<0,001). A SOD não mostrou diferença estatística significante em nenhum dos tratamentos. A atividade de todas as enzimas avaliadas voltou a normalidade após 14 dias. O desequilíbrio encontrado na atividade das enzimas antioxidantes em camundongos tratados com extrato contendo antx-a(s), também foi observado em sementes de alfafa. Neste último modelo de exposição, além da diminuição da atividade da enzima GPx (n=5, p<0,01) houve um aumento na atividade da enzima glutationa transferase (GST) com relação ao controle (n=5, p<0,05). Com relação ao efeito do extrato contendo antx-a(s) sobre a preparação de coração semi-isolado de baratas, observou-se um efeito taquicardíaco significante (aumento da frequência em quase 20%) nos animais tratados com 2,5x103 &#181;g de extrato contendo antx-a( s).g-1 (n=9, p<0,05). A partir destes resultados, pôde-se concluir que o extrato contendo antx-a(s) apresentou capacidade pró-oxidante em ambos os modelos avaliados (camundongo e semente) induzindo alterações na atividade das enzimas antioxidantes. Assim também, este extrato mostrou exercer um efeito cardiotóxico em baratas. / Anatoxin-a(s) (antx-a(s)) is a cyanobacterial neurotoxin whose principal mechanism of action is the irreversible inhibition of the enzymatic activity of acetylcholinesterase (AChE). Because of the molecule´s instability and the lack of an analytical standard, the occurrence of this toxin in freshwater reservoirs and the knowledge of the whole events related to its toxicity are scarce. In the last decade, research related to organophosphates insecticides capability to induce oxidative stress in humans and animals has been profuse. Considering that antx-a(s) is the unique organophosphate produced by cyanobacteria currently known; the main of this work was to investigate the biochemical mechanism related to the pro-oxidant capacity of antx-a(s)-containing extracts. In order to achieve the objective, there was determined the activity of cholinesterasic and antioxidant enzymes such as acetylcholinesterase (AChE), butirylcholinesterase (BuChE), catalase (CAT), glutathione peroxidase (GPx), glutathione reductase (GR) and superoxide dismutase (SOD). Two experimental models were used: (i) Swiss mice were treated intraperitoneally (ip) with 20 mg.kg-1 of antx-a(s)-containing extract and sacrificed after 24 h, 48 h, 7 and 14 days of treatment and, (ii) alfalfa seeds were irrigated with antx-a(s)-containing extract for 7 days. Additionally, the cardiac effect of antx-a(s)-containing extract on Leurolestes circunvagans cockroach was evaluated. The AChE and BuChE activity in mice treated with antx-a(s)-containing extract stayed inhibited more than 55% during 48 h (n=9, p<0,001). Normal activity of both enzymes was observed after seven days of treatment. By the other hand, changes in the antioxidant enzymes activity only began after the second day of treatment. Initially, both CAT and GPx showed lower activity than the control group after 48 h. Among those enzymes, GPx showed the highest decreased activity (n=9, p<0,001). After seven days, while the antx-a(s)- containing extract promoted increasing of CAT and GR activity, GPx activity remained deeply decreased (n=10, p<0,01). SOD activity did not show any statistical difference related to the control during all the treatments. Activity of all the evaluated enzymes was completely recovered after fourteen days. A similar unbalance on the antioxidant enzymes activity was provoked by the extract containing antx-a(s) in seeds irrigated with the extract. The seeds\' GPx activity showed low level (n=5, p<0,01), while GST activity was higher than the control (n=5, p<0,05). Regarding the cardiac effect of antx-a(s)-containing extract on semi-isolated cockroach heart, significant tachycardia (increase of almost 20% of the heartbeat frequency) was observed on the animals treated with 2,5x103 &#181;g.g-1 (n=9, p<0,05). From the obtained results, it can be concluded that the antx-a(s) extract demonstrated its pro-oxidant capacity in both experimental models evaluated (mice and seeds). This fact was proved through the unbalance on the activity of the antioxidant enzymatic defense system. Furthermore, the antx-a(s)-containing extract provoked a cardiotoxic effect on cockroach.

Submitted by Diego Santos (diegosantos@unipampa.edu.br) on 2015-04-22T13:18:43Z No. of bitstreams: 1 111010004.pdf: 1141567 bytes, checksum: 9fb488f70fd98276e395948b1d63e1d8 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-04-22T13:18:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 111010004.pdf: 1141567 bytes, checksum: 9fb488f70fd98276e395948b1d63e1d8 (MD5) Previous issue date: 2012-11-14 / O triclorfon é um inseticida e acaricida organofosforado utilizado na agricultura e na pecuária. Em concentrações normalmente encontradas no meio ambiente, como resultado da acumulação de organofosfato persistente, o triclorfon inibiu significativamente a atividade da enzima acetilcolinesterase, que resulta em um excesso de estimulação colinérgica. Esta inibição enzimática mostrou ser potencialmente tóxica por alterar o perfil de marcha e comportamento de grooming do animal. As alterações comportamentais são desenvolvidos principalmente pela modulação da via da dopamina, que inclui a ativação de receptores DA-D1 que pode causar o aumento de atividade de grooming. Os receptores muscarínicos da subclasse M1 também foram investigados e revelaram estar estreitamente relacionados com o aumento das alterações comportamentais. Interneurónios nicotínicos neuronais devem estar envolvidos, pois como a d-tubocurarina houve uma diminuição do aumento da atividade de limpeza (grooming) induzido por triclorfon. Os resultados apontam para uma interação entre os receptores colinérgicos e dopaminérgicos no sistema nervoso dos insetos. E também reforçam que a persistência ambiental de inseticidas e sua influência sobre o sistema nervoso dos animais é um problema que não precisa ser levado em consideração. / Sublethal doses of the organophosphate trichlorfon induce behavioral alterations in Phoetalia pallida. At concentrations normally found in the environment, as a result of persistent organophosphate accumulation, trichlorfon inhibited significantly the acetylcholinesterase activity, resulting in a cholinergic over-stimulation. This enzymatic inhibition proved to be potentially toxic to cause the reinforcement of the drive for walking and the increasing grooming activity. The behavioral alterations are mainly developed by changing dopamine pathway regulation, which at least include the activation of DA-D 1 receptors to cause increase of grooming activity. Muscarinic receptors of M 1- subclass were also investigated and showed to be closely related to the increase of behavioral alterations. Neuronal nicotinic interneurons must be involved as d-tubocurarine, was able to decrease the trichlorfon-induced increase of grooming activity. The results point out to the cross-talking between cholinergic and dopaminergic receptors at insect nervous system. They also reinforce the environmental persistence of insecticides and their remaining and important influence on animal nervous system.

O uso indiscriminado de inseticidas pode causar a contaminação do ambiente, afetando o solo, o ar e as águas superficiais e subterrâneas. Um dos organofosforados mais utilizados no Brasil é o Malathion, com ampla utilização na agricultura e uso domiciliar, bem como em programas de saúde pública no controle de vetores de doenças. Em ambientes sujeitos a pressão seletiva de agrotóxicos, os alelos conferem resistência a inseticidas tendem a aumentar sua frequência. Dados obtidos no estudo com Zaprionus indianus confirmam a presença de um locus marcador para ambientes expostos ao Malathion, conferindo a essa espécie numerosas possibilidades de uso como bioindicador para monitorar o uso excessivo. 0 presente estudo, teve como objetivo: ampliar o conhecimento sobre a ocorrência e a sobrevivência de Z. indianus, submetidas ao bioensaio com Malathion, analisar a atividade enzimática e a inibição por Malathion. Os indivíduos coletados em Uberlândia, apresentaram o maior número e a maior diferenciação da proporção sexual. Não houve diferença significativa estatisticamente no padrão de resistência ao Malathion, quanto a sobrevivência dos indivíduos de Z. indianus, entre as localidades estudadas. O conjunto de dados obtidos nesse trabalho reforça a premissa que Z. indianus, aparece em grande abundância dentro das comunidades de drosofilídeos coletadas em áreas do Bioma Cerrado. Apresenta também, aspectos enzimáticos na inibição por Malathion, os quais poderão auxiliar no direcionamento de estudos futuros, ligados à avaliação de risco ecológico pela contaminação de inseticidas no ambiente urbano. / The indiscriminate use of insecticides can cause contamination of the environment, affecting soil, air and surface and groundwater. One of the most organophosphorus insecticide widely used in Brazil is the malathion one, which is employed in agriculture and domestic, as well as in control of disease’s vector into public health. In environments subject to selective pressure of pesticides, alleles confer resistance to insecticides tend to increase their frequency. Data obtained in the study with Zaprionus indianus confirm the presence of a marker locus for environments exposed to Malathion, giving this species numerous possibilities of use as a bioindicator to monitor overuse. The objective of this study was to increase knowledge about the occurrence and survival of Zaprionus indianus, submitted to the bioassay with Malathion, to analyze the enzymatic activity and inhibition by Malathion. The individuals collected in Uberlândia, presented the greatest number and the greatest differentiation of the sexual proportion. There was no statistically significant difference in the pattern of resistance to Malathion, as the survival of individuals of Z. indianus, among the studied localities. The set of data obtained in this work reinforces the premise that Z. indianus appears in great abundance within the communities of drosofilídeos collected in areas of the Cerrado Biome. It also presents enzymatic aspects in inhibition by Malathion, which may help in the direction of future studies, linked to the ecological risk assessment by the contamination of insecticides in the urban environment.

Submitted by Sandra Pereira (srpereira@ufrrj.br) on 2017-08-29T13:03:42Z No. of bitstreams: 1 2009 - Suzana Vieira da Silva.pdf: 1145565 bytes, checksum: cb8b708d2e722a6ccc8d9c091be5270f (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-29T13:03:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2009 - Suzana Vieira da Silva.pdf: 1145565 bytes, checksum: cb8b708d2e722a6ccc8d9c091be5270f (MD5) Previous issue date: 2009-06-12 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior. CAPES / The Evil of Alzheimer is a disease neurodegenerativa that reaches to the cognitive functions among them the memory, attention and learning. The main strategy used for his/her treatment is addressed in the search of improving the hipofun??o colin?rgica, inhibiting the enzyme acetylcholinesterase, so that the acetylcholine can stay more available in the rift sin?ptica for the accomplishments of the sinapses, since this enzyme has the hidrolisar function the acetylcholine. The nature offers an enormous variety of substances used as f?rmacos and the sea sponges has been demonstrating be rich in these substances. They were extracted of the sponge Plakortis angulospiculatus three polyketides that through the method Ellman demonstrated activity anticolinester?sica. Through techniques of Molecular Modelling, calculations semiempiricos were accomplished using the method PM3 to analyze the geometric interactions and energies involved in the compound polyketidesacetylcholinesterase with the objective of analyzing a possible use of these as f?rmacos for the Evil of Alzheimer. As if he/she didn't know the state in that the ranch would be (with Ser200 and neutral His440 or no) in the moment of the interaction, calculations were accomplished for the three polyketides in both ranches. Studies with inhibitors already known tacrina and huprina X (both neutral one and protonadas) they were also accomplished at both ranches in order to comparison. Resulted obtained he in this work showed the reliability of the employed method, likewise as values of favorable entalpia for the formation of all the compounds independent pollyketide-acetylcholinesterase of the ranch. It was observed by the energy values a preference when the same ones if they found in the ranch protonado diferencialmente of the inhibitors tacrina and huprina X that independent of his/her state (protonados or no) they showed better interaction for the neutral ranch. The calculations accomplished for the tacrina demonstrated that even after optimization the main interactions described already by the literature stayed and that possibly she meets protonada inside of the seen ranch the values of energy found for this structure. The huprina X that is a hybrid of the tacrina with the huperzina A it showed HER likewise the most significant interactions as the more favorable energy values, what is in agreement with the high constant of inhibition of 26pM found in the literature for human's acetilcolinesterase. Before the obtained data we can end that the polyketides in spite of they obtain favorable energy values the formation of the compound polyketide-acetylcholinesterase these values are not competitive with the energy values found for the inhibitors tacrina and huprina X. however, in the production of a f?rmaco they are not taken into account just energy interactions and as the tacrina it already demonstrated to possess high hepatic toxicity, besides adverse reactions as nausea and vomit, the polyketides for they be natural substance were able to in this case be competitive if they demonstrated to possess softer adverse reactions. / O Mal de Alzheimer ? uma doen?a neurodegenerativa que atinge ?s fun??es cognitivas entre elas a mem?ria, aten??o e aprendizagem. A principal estrat?gia utilizada para seu tratamento est? direcionado na busca de melhorar a hipofun??o colin?rgica, inibindo a enzima acetilcolinesterase, para que a acetilcolina possa permanecer mais dispon?vel na fenda sin?ptica para as realiza??es das sinapses, j? que esta enzima tem a fun??o de hidrolisar a acetilcolina. A natureza oferece uma enorme variedade de subst?ncias utilizadas como f?rmacos e as esponjas marinhas tem demonstrado serem ricas nestas subst?ncias. Foram extra?dos da esponja Plakortis angulospiculatus tr?s policet?deos que atrav?s do m?todo Ellman demonstraram atividade anticolinester?sica. Atrav?s de t?cnicas de Modelagem Molecular, foram realizados c?lculos semiempiricos utilizando o m?todo PM3 para analisar as intera??es geom?tricas e energias envolvidas no complexo policet?deos-acetilcolinesterase com o objetivo de analisar uma poss?vel utiliza??o destes como f?rmacos para o Mal de Alzheimer. Como n?o se conhecia o estado em que o s?tio se encontraria (com a Ser200 e His440 neutros ou n?o) no momento da intera??o, foram realizados c?lculos para os tr?s policet?deos em ambos os s?tios. Estudos com inibidores j? conhecidos tacrina e huprina X (ambas neutra e protonadas) tamb?m foram realizados em ambos os s?tios a fim de compara??o. O resultados obtidos neste trabalho mostraram a confiabilidade do m?todo empregado, assim tamb?m como valores de entalpia favor?veis para a forma??o de todos os complexos policet?deo-acetilcolinesterase independente do s?tio. Observou-se pelos valores energ?ticos uma prefer?ncia quando os mesmos se encontravam no s?tio protonado diferencialmente dos inibidores tacrina e huprina X que independente do seu estado (protonados ou n?o) mostraram melhor intera??o pelo s?tio neutro. Os c?lculos realizados para a tacrina demonstraram que mesmo ap?s otimiza??o as principais intera??es j? descritas pela literatura se mantiveram e que possivelmente ela se encontra protonada dentro do s?tio visto os valores de energia encontrados para esta estrutura. A huprina X que ? um h?brido da tacrina com a huperzina A mostrou as intera??es mais significativas assim tamb?m como os valores energ?ticos mais favor?veis, o que est? de acordo com a alta constante de inibi??o de 26pM encontrados na literatura para a acetilcolinesterase de humano. Diante dos dados obtidos podemos concluir que os policet?deos apesar de obterem valores energ?ticos favor?veis a forma??o do complexo policet?deo-acetilcolinesterase estes valores n?o s?o competitivos com os valores energ?ticos encontrados para os inibidores tacrina e huprina X. No entanto, na fabrica??o de um f?rmaco n?o s?o levados em conta apenas intera??es energ?ticas e como a tacrina j? demonstrou possuir alta toxicidade hep?tica, al?m de rea??es adversas como n?usea e v?mito, os policet?deos por serem subst?ncia naturais poderiam neste caso ser competitivos se demonstrassem possuir rea??es adversas mais brandas.

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Desde a descoberta dos nanotubos de carbono, tem sido grande o interesse em explorar suas aplicações, e uma delas é a modificação de eletrodos. Muitos trabalhos ilustram as vantagens da aplicação de eletrodos de carbono vítreo modificados com nanotubos de carbono e enzimas. Estes sistemas apresentam resposta amperométrica elevada, com diminuição nos potencias de oxidação ou redução do substrato ou produto enzimático, eliminando a resposta de interferentes. Apresentam bons limites de detecção, melhoras na sensibilidade e estabilidade à medida que oferecem um microambiente favorável à atividade da enzima. Todas estas vantagens tornam interessante o emprego de tais biossensores no monitoramento de pesticidas. Diante da escassez de trabalhos que descrevem esta aplicação, neste trabalho, objetivou-se explorá-la, com ganho em sensibilidade pelo uso dos nanotubos de carbono e em seletividade pelo uso das enzimas. Neste trabalho foi desenvolvido um nanobiossensor para a determinação de carbaril em amostras de tomate. Para isto, os nanotubos de carbono utilizados foram tratados quimicamente e em seguida caracterizados por microscopia eletrônica de transmissão. O eletrodo de carbono vítreo modificado com nanotubos de carbono foi caracterizado eletroquimicamente e por microscopia eletrônica de varredura. A enzima acetilcolinesterase utilizada teve sua atividade catalítica enzimática determinada pelo método espectrofotométrico. O nanobiossensor teve seus parâmetros de operação otimizados e foi utilizado na determinação de carbaril em amostras de tomate. A avaliação de reprodutibilidade de preparação do nanobiossensor apresentou desvio padrão relativo de 4,02%. Os desvios padrão relativos para a repetibilidade e reprodutibilidade de medidas são, respectivamente, 1,18 e 3,27%. Duas amostras de tomate foram dopadas com 0,500 µmol L-1 e 6,00 µmol L-1 de carbaril, e as respectivas recuperações foram de 96,00 e 95,08%. Os limites de detecção e quantificação obtidos com o nanobiossensor foram LD = 8,96 nmol L-1 e LQ = 29,9 nmol L-1. / Since the discovery of carbon nanotubes, a great interest in exploring their applications has raised, being one of those the modification of electrodes. Many works has shown the advantages of applying glassy carbon electrodes modified with carbon nanotubes and enzymes. These systems present elevated amperometric response with decreased potentials of oxidation or reduction of either the substract or the enzymatic product, eliminating the response of interferences as well. Moreover, these systems present good detection limits, as well as sensibility and stability improvements in consequence of a favorable microenvironment for the enzyme action. All these advantages make interesting the employment of such biosensors in pesticides monitoring. Due to the scarcity of works describing this kind of application, the aim of this work is its exploration, focusing on sensibility increasing caused by the use of carbon nanotubes, as well as selectivity increasing caused by the use of enzymes. In this work a nanobiosensor was developed to carbaryl determination in tomato samples. For this, the employed carbon nanotubes were chemically treated before their characterization by transmission electron microscopy. The glassy carbon electrode modified with carbon nanotubes was characterized both electrochemically and by scan electron microscopy. The employed acetylcholinesterase enzyme had its enzymatic activity measured by spectrophotometric means. The nanobiosensor had its operational parameters optimized and it was employed in the determination of carbaryl in tomato samples. The reproducibility of the nanobiosensor preparation was 4.02%. The relative standard deviation for the repeatability and reproducibility were, respectively, 1.18 and 3.27%. Two tomato samples were spiked with 0.500 µmol L-1 and 6.00 µmol L-1 of carbaryl, and their respective recoveries were 96.00 and 95.08%. The detection and quantitation limits obtained with the developed nanobiosensor were, respectively, 8.96 and 29.9 nmol L-1.

Este trabalho descreve a preparação, a caracterização e o uso de um biossensor de pasta de carbono modificado com a enzima acetilcolinesterase para a quantificação de carbamatos em alimentos, bem como o estudo das constantes de velocidade para a reação enzima/substrato (iodeto de acetiltiocolina) em solução. Inicialmente foram realizados testes de estabilidade, tanto para o substrato quanto para a enzima. Nestes testes, a absorção na região do UV-vis do substrato não apresentou diminuição significativa em 11 dias de análises, já a enzima apresentou uma grande perda de sua atividade com apenas três dias de preparo da solução. Na preparação do eletrodo de trabalho alguns parâmetros foram otimizados, tais como: quantidade de enzima e de ftalocianina de cobalto (CoPC) no eletrodo, bem como a porcentagem de glutaraldeído utilizada. A melhor resposta ocorreu para adição de 2,40x10-3g de enzima, 0,90x10-3g de CoPC (referentes à massa de 0,017g de pasta de carbono) e solução de glutaraldeido 1%. A seguir, realizou-se um experimento baseado na inibição da atividade da enzima, causada pela imersão do eletrodo na solução contendo o pesticida carbaril nas concentrações 5,00x10-5 e 1,00x10-4 mol L-1. Notou-se que, com o aumento da concentração do carbaril, houve aumento na inibição da atividade enzimática. Desta forma o eletrodo apresentou-se apto para determinação analítica de pesticidas. Estas medidas foram realizadas em meio de tampão fosfato 0,1 mol L-1, pH 7,4 e com tempo de incubação para o carbaril, metomil e aldicarbe foram de 8, 12 e 15 minutos, respectivamente. Os limites de detecção (LD) e quantificação (LQ) obtidos utilizando-se o biossensor amperométrico para o carbaril foram de 2,00x10-6 mol L-1 (0,40 mg L-1) e 6,70 x 10-6 mol L-1 (1,30 mg L-1), para o metomil de 1,88 x 10-7mol L-1 (30,45 micro g L-1) e 6,26 x 10-7 mol L-1 (0,10 mg / L-1) e para o aldicarbe de 1,10x10-6 mol L-1 (0,20 mg L-1) e 3,60x10-6 mol L-1 (0,70 mg L-1). Para a formulação comercial Lannate (metomil) os LD e LQ foram 2,13x10-7 mol L-1 (34,50 micro g L-1) e 7,09x10-7 mol L-1(0,12 mg L-1), respectivamente. As medidas de HPLC apresentaram LD e LQ de 1,58 x 10-8 mol L-1 (3,18 micro g L-1) e 5,27x10-8 mol L-1 (10,60 micro g L-1) para o carbaril e de 9,02 x 10-10 mol L-1 (0,15 micro g L-1) e 3,00 x 10-9 mol L-1 (48,60 micro g L-1) para o metomil. Testes de recuperação foram realizados usando ambas as técnicas para o carbaril e Lannate. As recuperações utilizando-se o biossensor mostraram-se eficientes, variando de 76,83 a 106,67% para o carbaril e de 78,00 a 96,50% para a Lannate, enquanto que nas medidas de HPLC, as recuperações foram de 78,00 a 108,33% para o carbaril e de 57,00 a 99,50% para o Lannate. A recuperação para o aldicarbe no tomate foi de 62,40 %. As análises da enzima em solução mostraram que a metodologia empregada neste estudo é adequada para a determinação das constantes de velocidade para a etapa lenta da reação AchE/AchI. Observou-se que os valores destas constantes são dependentes da concentração dos pesticidas fenitrothion (organofosforado) e carbaril (carbamato), em baixa concentração ambos apresentaram constantes de velocidade similares, mas com o aumento dessa concentração, o fenitrothion apresentou menor constante de velocidade em relação ao carbaril, sugerindo que este apresenta maior inibição da enzima e por conseqüência maior toxicidade no organismo. Esses resultados mostraram uma possível metodologia analítica para a quantificação destes pesticidas, obtendo-se os valores das constantes de velocidade enzimática e suas dependências com as concentrações dos pesticidas em solução. / This work describes the development, characterization and utilization of a carbon paste biosensor based in the acetylcholinesterase enzyme for carbamates determinations in foodstuff, as well as the study of rate constants for enzyme/substrate reaction in solution. Stability tests were initially performed for both the substrate and the enzyme. In these tests, the signal for UV-vis adsorption for the substrate shows no inhibition during 11 days while for the enzyme it has been demonstrated that a considerable loss of activity occurs after three days from the solution preparation. In the electrode preparation, some experimental parameters were optimized, such as the amount of enzyme and the content of cobalt ftalocyanine (CoPC) in the electrode, as well as the employed percentage of glutaraldehide. The highest analytical signals were obtained for the addition of 2.40x10-3 g enzyme, 0.90x10-3 g CoPC (related to the massa of 0,017g of carbon paste) and a 1% glutaraldehide solution. The next step was to carry out an experiment based in the inhibition of enzyme activity by the pesticide. For this, the biosensor was immersed in 5.00x10-5 e 1.00x10-4 mol L-1 carbaryl solutions. It was observed that, by increasing the carbaryl concentration, the electrochemical signal of the sensor was inhibited proportionally. This was indicative that the sensor was adequate to be used in carbaryl monitoring and analytical determinations. The analytical determinations of carbamate pesticides were performed in 0.1 mol L-1 phosphate buffer, pH 7,4, with incubation time of 8, 12 and 15 minutes for carbaryl, metomil and aldicarb, respectively. The detection (LD) and quantification (LQ) limits obtained with the biosensor were 2.00x10-6 mol L-1 (0.40 mg L-1) and 6.70 x 10-6 mol L-1 (1.30 mg L-1) for carbaryl, 1.88x10-7mol L-1 (30.45 micro g L-1) and 6.26x10-7 mol L-1 (0.10 mg / L-1) for metomil and 1.10x10-6 mol L-1 (0.20 mg L-1) and 3.60x10-6 mol L-1 (0.70 mg L-1) for aldicarb. For the commercial formulation of metomil, Lannate, LD and LQ obtained were 2.13x10-7 mol L-1 (34.50 microg L-1) and 7.09x10-7 mol L-1(0.12 mg L-1), respectively. The HPLC measurements showed LD and LQ of 1.58x10-8 mol L-1 (3.18micro g L-1) and 5.27x10-8 mol L-1 (10.60 micro g L-1) for carbaryl and 9.02x10-10 mol L-1 (0.15 micro g L-1) and 3.00x10-9 mol L-1 (48.60 micro g L-1) for metomil. Recovering tests were also done with both analytical techniques for carbaryl and Lannate. The obtained recoveries using the biosensor were in the range of 76.83 to 106.67% for carbaryl and 78.00 to 96.50% for Lannate, while using the HPLC, the recoverings were 78.00 a 108.33% for carbaryl and 57.00 to 99.50% for Lannate. The recovering of aldicarb in tomatoes, with HPLC, were 62.40 %. The study of the enzymatic reaction in solution showed that the employed methodology allows to obtain the rate constant values for the rate determining step of the AchE/AchI reaction. It was observed that these rate constant values were strongly dependent in the pesticide concentrations for fenitrothion (organofosforous) and carbaryl (carbamate). At low concentration levels of the pesticide in the electrolyte, all the rate constants showed similar values but, when the pesticide concentration was raised, fenitrothion was found to exert a more powerful inhibition action for the enzyme activity than carbaryl, thus suggesting its higher toxic character. These results showed the development of a possible analytical methodology for quantification of these pesticides, by calculating the rate constant value and its dependence to the pesticide concentration in solution.

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:42:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000416908-Texto+Completo-0.pdf: 885300 bytes, checksum: 5452bf642a3ce3b68b89d90eab1512b5 (MD5) Previous issue date: 2009 / Zebrafish is a small teleost currently used as a model organism in several different areas of research. Its molecular neurobiology and genome similarities to humans allow its use in different types of studies including toxicological, genetic and pathological analysis. Studies have shown iron deficiency can cause anemia and its overload can be related to pathologies such as hereditary haemocromatosis in the liver and neurodegenerative diseases in the brain like Alzheimer and Parkinson. The cholinergic system has been widely used as a parameter to evaluate the action of toxic agents and behavior pattern alternation. Once removed, the acetylcholineterase can cause the accumulation of acetylcholine in the nerves synapses and muscle junctions, resulting in an excitatory transmission increase. The AChE gene was cloned and sequenced in the zebrafish. The increasing use of zebrafish in several studies involving exposure to toxic agents and drugs, supports its use as an attractive experimental model to evaluate the effects of iron in different tissues. Accordingly, the purpose of this study was to evaluate the effects of the exposure to different concentrations of iron on the activity of acetylcholinesterase in brain and liver of adult zebrafish, as well as, to investigate its possible correlation with the content of iron accumulated in each tissue analyzed. In in vitro tests, the iron was able to promote a significant increase in the activity of acetylcholinesterase in brain (52%) and liver (53%) when the tissues were exposed to high concentration of iron tested (2. 6 mM). An increase of enzyme activity was observed in tests in vivo in the presence of 15mg / L of iron, both in brain (62%) and in liver (70%). The analysis of semi-quantitative PCR showed no modulation in the levels of transcripts of the gene encoding acetylcholinesterase in both tissues of zebrafish. Furthermore, it was demonstrated that the iron in the liver was significantly increased when the fish were exposed to 15mg/ L (226%) and 150mg/L (200%) but not in brain. These results indicate that iron can promote significant changes in the activity of acetylcholinesterase, but that increased activity does not appear to be directly related to the increase of iron in tissues of zebrafish. / O zebrafish é um pequeno teleósteo usado atualmente como organismo modelo em diversas áreas das ciências. As bases moleculares da neurobiologia e o genoma similar ao dos humanos proporcionam o seu uso em diversos tipos de estudos, que incluem toxicológicos, genéticos e patológicos. Estudos demonstraram que o déficit de ferro pode gerar diversos tipos de anemias enquanto seu acúmulo pode estar relacionado com diversas patologias, como a Hemocromatose Hereditária, no fígado e Doenças Neurodegenerativas, como Alzheimer e Parkinson, no cérebro. O sistema colinérgico tem sido amplamente utilizado como parâmetro para avaliar a ação de agentes tóxicos e alteração de padrões comportamentais. A enzima Acetilcolinesterase (AChE), uma vez inibida, pode gerar um acúmulo de acetilcolina nas sinapses nervosas e junções musculares, resultando em um aumento da transmissão excitatória. O gene da AChE foi clonado e seqüenciado no zebrafish. O uso crescente do zebrafish em diversos estudos envolvendo exposição a agentes tóxicos e fármacos, dá suporte a seu uso como um modelo experimental atrativo para avaliar os efeitos do ferro em diferentes tecidos. Neste sentido, o objetivo do presente estudo foi avaliar os efeitos da exposição a diferentes concentrações de ferro sobre a atividade da acetilcolinesterase em cérebro e fígado de zebrafish adultos, assim como investigar a possível correlação destes efeitos com o conteúdo de ferro acumulado em cada um dos tecidos analisados. Nos ensaios in vitro, o ferro foi capaz de promover um aumento significativo na atividade da acetilcolinesterase em cérebro (52%) e fígado (53%) quando os tecidos foram expostos a mais alta concentração de ferro testada (2. 6 mM). Um aumento desta atividade enzimática foi observado nos ensaios in vivo, na presença de 15mg/L de ferro, tanto em cérebro (62%) quanto em fígado (70%). A análise de PCR semiquantitativo mostrou não haver modulação nos níveis de transcritos do gene que codifica a AchE em ambos os tecidos de zebrafish. Além disto, foi demonstrado que o ferro estava significativamente aumentado no fígado quando os peixes foram expostos a 15mg/L (226%) e 150mg/L (200%), mas não no cérebro. Estes resultados indicam que o ferro pode promover alterações significativas na atividade da AchE, mas que o aumento da atividade não parece estar diretamente relacionado com o aumento de ferro nestes tecidos de zebrafish.