Radioimmunotherapy (RIT) and radioimmunolocalisation (RIL) are developing and promising technologies to diagnose and treat tumours by use of radiolabelled antibodies targeting tumour specific antigens. The major reason why RIL and RIT not are efficient enough, is the comparatively low accumulation of radiolabelled antibodies in the tumours. Irrespective of the antigen - antibody system used, the maximal tumour uptake in humans is often limited to below 0.1 % of the total injected dose, with significant radionuclide remaining in the blood pool and extravascular fluid. In the present thesis, the following putative improvement techniques for radioimmunotargeting have been evaluated in an experimental model using HeLa cell-xenografted nude mice: 1) Repetitive, simultaneous targeting of different antigens, 2) Removal of non-targeting antibodies using secondary antiidiotypic antibodies, 3) Preinjection of unlabelled antibody to remove shedded antigen and 4) Use of fractionated antibody administration. By use of multiple injections of mixtures of two different 131I-labelled monoclonal antibodies targeting placental alkaline phosphatase (H7) and cytokeratin 8 (TS1), respectively, a significant tumour growth inhibition compared to controls, was obtained. In the treated group, a negligible increase in tumour volume was seen compared to the control group, in which a 20-fold increase was observed. Quantitative determinations of volume densities of viable tumour cells, necrotic cells and connective tissue demonstrated no significant differences in the relative proportions between the groups, indicating that the irradiation caused decelerated growth. Using hybridoma technology, monoclonal antiidiotypic antibodies were generated against both TS1 and H7. The in vitro and in vivo effects of these antibodies, aH7 and aTSl, were investigated. Both these antiidiotypes were found to generate stable complexes with the radiolabelled idiotypic antibody, as revealed by gel-electrophoresis and autoradiography. Using biosensor technology (BIAcore, Pharmacia) the interactions were followed in real time and the association rate-, dissociation rate-, and affinity constants between the reactants were determined. In vivo, the antiidiotypes promoted a rapid dose dependent clearance of the 125I-labelled idiotypes with a decrease in total body radioactivity and concomitant dramatic increase in non-protein bound 125I excreted in the urine. The syngeneic monoclonal antiidiotypic antibody αTSl, was furthermore evaluated as a secondary clearing antibody at radioimmunolocalisation. Injection of αTSl in a molar ratio of 0.5-0.75:1 to TS1, 24 hours after the 125I-labelled TS1 improved the tumour to normal tissue ratio 2-3 fold. This was due to a decreased level of total body radioactivity as well as a slight decrease in tumour-radioactivity. A model describing the kinetics of the involved components, i.e. the antigen, the idiotype and the antiidiotype was presented. It is concluded that high affinity monoclonal antiidiotypes can be used as tools to regulate the levels of idiotypic antibodies in vivo. This strategy, combined with preinjection of non­labelled idiotypic antibodies, caused accumulated doses of 3 Gy to the tumour and 0.9 Gy to non tumour tissues as calculated for 125I-labelled antibodies (80 MBq/mg) by MIRD formalism based on repetitive quantitative radioimmunoscintigraphies. By approaching the maximal tolerated whole body radiation dose for mice (i.e. 6 Gy), it can be estimated that doses up to 20 Gy are possible to obtain following one single injection of labelled antibody. It was furthermore demonstrated that a single bolus injection of antibody is to be preferred, compared to exactly the same dose divided into three or ten fractions. Thus, not only the dose of radioactivity, but also the amount of antibody should be considered for fractionated RIT. In summary, the thesis demonstrates that several techniques can be used to improve radioimmunolocalisation and to approach the proposed 70 Gy required to sterilise tumours at radioimmunotherapy. / digitalisering@umu.se

The use of the periplasmic alkaline phosphatase (PhoA) reporter protein from E. coli has been critical for definition of the topology of transmembrane proteins of multiple bacterial species. This report demonstrates development of a PhoA reporter system in B. burgdorferi. Codon usage of the E. coli phoA in B. burgdorferi was analyzed and an optimized version of the gene was obtained. In order to assess the differential activity of the reporter system, two optimized PhoA-fusion construct using B. burgdorferi proteins were engineered: one using the periplasmic protein OppAIV and one using the cytoplasmic protein PncA. The activity of PhoA requires periplasmic localization. The periplasmic OppAIV-PhoA fusion as well as the cytoplasmic PncA-PhoA fusion produced detectable PhoA protein in E. coli and in B. burgdorferi. The periplasmic fusion construct, but not the cytoplasmic fusion construct, resulted in functional alkaline phosphatase (AP) activity in E. coli, as observed by blue colonies on agar plates containing a chromogenic substrate for AP. In contrast, both of the fusion constructs produced limited detectable levels of functional alkaline phosphatase activity in B. burgdorferi, as observed by yellow color change in liquid protein lysate containing a chromogenic substrate for AP. Development of a PhoA fusion reporter system for use in B. burgdorferi will provide a new molecular genetics tool for analyzing the topology of B. burgdorferi transmembrane proteins. These types of studies are critical for understanding the function of B. burgdorferi transport systems and may identify novel molecular approaches for the treatment of Lyme disease.

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Este trabalho teve como objetivo avaliar o efeito da aplicação do ultra-som (US) de 1 MHz comparando as freqüências de repetição de pulso de 100 Hz e 16 Hz na recuperação da fratura de fíbula, por análise morfológica e bioquímica, entre animais tratados e não-tratados. Foram utilizados 60 ratos machos albinos Wistar divididos em 4 grupos experimentais: referência, controle, tratados com US com freqüência de repetição de pulso de 16 Hz ou 100 Hz. Os animais dos grupos tratado e controle foram submetidos a uma fratura com perda óssea da fíbula direita. O tratamento teve início 24 h após a fratura, durante 5 dias por semana, com intensidade de 0,5 W/'CM POT.2', modo pulsado 1/5, freqüência de repetição de pulso a 100 Hz ou 16 Hz, por 3 min/dia. No 7°, 14º e 21º dia após a indução da fratura foi realizada coleta do sangue através de punção cardíaca para quantificação dos níveis de fosfatase alcalina e cálcio sérico e em seguida os animais foram submetidos à eutanásia e a fíbula foi removida para análise histológica. Foram determinadas a densidade de matriz óssea, condrócitos e fibroblastos. Os níveis de fosfatase alcalina e cálcio foram significativamente (P < '10 POT.-7') diferentes nos grupos experimentais. A densidade de matriz óssea, condrócitos e fibroblastos também foram significativamente diferentes entre os grupos experimentais. O tratamento com US acelerou a regeneração óssea e modulou os níveis sanguíneos de fosfatase alcalina e cálcio, sendo que, o US pulsado com freqüência de repetição de pulso a 100 Hz e freqüência de base da 1 MHz demonstrou ser mais eficaz / The aim of this work was to evaluate the effect of 1 MHz ultrasound application, comparing the 100 Hz and 16 Hz pulse repetition frequency in the recovering of fibula fracture, using morphological and biochemical analysis, between treated and non-treated animals. We used 60 male albino Wistar rats divided into 4 experimental groups: reference; control; treated with 100 Hz or 16 Hz pulse repetition frequency ultrasound. The treatment began 24 h after fracturing, lasted for 5 days per week, with 0.5 W/'CM POT. 2', pulsed mode 1/5, pulse repetition frequency of 100 Hz or 16 Hz, for 3 min a day. In the 7th, 14th and 21st after fracture induction, blood was collected through cardiac punction to alkaline phosphatase and calcium levels quantification and following that, the animals were euthanised and the fibula was removed to histological analysis. The bone matrix, condrocytes and fibroblasts densityes were determined. The levels of alkaline phosphatase and calcium were significantly (P < '10 POT.-7') different among the experimental group. The bone matrix, condrocytes and fibroblasts densities were significantly different among experimental groups. The US treatment accelerated the bone regeneration and modulated the alkaline phosphatase and calcium blood levels, being the pulsed US with 100 Hz pulse repetition frequency and base current 1 MHz the most efficient

Made available in DSpace on 2017-07-21T14:35:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Daniel da Silveira.pdf: 4620671 bytes, checksum: 940d0c2a58ed2267604a5ec3cb5752ba (MD5) Previous issue date: 2016-02-16 / Intracranial hypertension causes several complications when installed, it can severely affect the individual afflicted with permanent sequelae, besides the risk of death. In the case of pregnant women, the risk is even greater due to the high complexity involved in physiological pregnancy period. In this context, the evaluation of intracranial pressure (ICP) could provide important information that can detect these problems and thereby prevent these complications. However, the invasive method that this procedure is performed makes the use of this methodology very limited. It’s necessary the use of a method that is capable of generating this information while providing security to the patient, not generating complications such as infections or injuries resulting from its invasive form. The aim of this study was to evaluate a new technology for noninvasively ICP measuring in pregnant women in a municipal health center in Ponta Grossa, relating it to the clinical and laboratory data obtained at the time of the procedure. It was observed that low and high-risk pregnant women showed a high in ICP. There were also significant differences between groups for laboratory parameters, such as serum levels of alkaline phosphatase and ultra-sensitive C-reactive protein (hs-CRP). The existence of changes in the ICP and its relationship with clinical and laboratory data in the population studied, introduces in the monitoring of pregnant women, a parameter with unknown data due to technical limitations, which allows to identify changes even in the absence of symptoms and to prevent complications related to elevation in intracranial pressure. / A hipertensão intracraniana promove diversas complicações quando instalada, podendo afetar gravemente o indivíduo acometido com sequelas permanentes, além do risco de óbito. Em se tratando de gestantes, o risco é maior ainda, devido à alta complexidade fisiológica envolvida no período gestacional. Nesse contexto, a avaliação da pressão intracraniana (PIC) pode fornecer informações importantes capazes de detectar esses problemas e com isso evitar essas complicações. No entanto, a forma invasiva como é realizado esse procedimento faz com que a utilização dessa metodologia seja bastante limitada. O uso de um método que seja capaz de gerar essas informações e ao mesmo tempo dar segurança ao paciente, não gerando complicações como infecções ou lesões decorrentes de sua forma invasiva, se faz necessário. O objetivo desse trabalho foi avaliar uma nova tecnologia para aferição da PIC de forma não invasiva em gestantes num centro municipal de saúde em Ponta Grossa, relacionando-a a dados clínicos e laboratoriais obtidos no momento da realização do procedimento. Observou-se que gestantes de baixo e alto risco apresentaram PIC elevada. Foram, ainda, encontradas diferenças significativas entre os grupos para os parâmetros laboratoriais, tais como nos níveis séricos de fosfatase alcalina e proteína C reativa -ultrassensível (PCR-us). A detecção da existência de alterações na PIC e sua relação com dados clínicos e laboratoriais, na população estudada, introduz no acompanhamento às gestantes, um parâmetro, com dados até então desconhecidos devido a limitações técnicas, que permite identificar alterações mesmo na ausência de sintomatologia e prevenir complicações relacionadas à elevação da pressão intracraniana.

Submitted by Sandro Camargo (sandro.camargo@unipampa.edu.br) on 2015-05-07T22:56:27Z No. of bitstreams: 1 126110041.pdf: 1662239 bytes, checksum: 4c1751ff15692d571713c45fca07289c (MD5) / Made available in DSpace on 2015-05-07T22:56:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 126110041.pdf: 1662239 bytes, checksum: 4c1751ff15692d571713c45fca07289c (MD5) Previous issue date: 2014-03-24 / Células tronco são células indiferenciadas e multipotentes, capazes de se diferenciar nos mais diversos tipos celulares. São definidas por duas características principais, a autorrenovação e o potencial de diferenciação. Devido ao seu potencial de diferenciação, facilidade de isolamento e expansão em cultura, as células tronco mesenquimais (Mesenchymal Stem Cell – MSCs) são largamente utilizadas em testes para o tratamento de inúmeras doenças, como doenças cardíacas, mieloma e osteoartrite. O corticosteroide dexametasona é amplamente utilizado como indutor de diferenciação óssea em células tronco e está envolvido no aumento da atividade da enzima fosfatase alcalina (ALP). Há quatro genes que codificam a ALP: ALPL, ALPP, ALPPL2 e ALPI. A ALPL é um dos principais marcadores de diferenciação óssea promovida pelo tratamento com dexametasona, esse gene possui três diferentes variantes que são geradas por splicing alternativo. Porém, até hoje não se tem conhecimento de qual dessas variantes atua na deposição de matriz óssea. O objetivo do trabalho foi analisar, por PCR quantitativo (qPCR), a atividade das variantes de ALPL durante a diferenciação de MSCs tratadas com dexametasona. Os primers das três variantes do gene ALPL foram desenhados pelo nosso grupo de pesquisa. Para o experimento, aproximadamente 3x10 4 células por mL foram semeadas em placa de cultura. Para o tratamento utilizou-se dexametasona 10 -7 M, tendo como período de tratamento 0, 3 e 7 dias. Os resultados da qPCR mostraram que os primers desenhados possuem uma eficiência superior a 90% e R 2 = 1, sendo os primers da variante 2 mais eficiente que os primers da variante 1, e os primers de ambas as variantes mais eficientes que os primers de ALP atualmente utilizados. Os primers da ALPL/v3 não apresentaram amplificação. Nossa análise estatística indica que a diferença de expressão entre as células tratadas e os controles se mostrou relevante, apontando para um grande aumento de ALPL/v1 nas células tratadas. A expressão de ALPL/v2, apesar de significativa entre os controles e tratados, é baixa quando comparada à ALPL/v1. Os resultados obtidos neste trabalho indicam que a dexametasona, além de aumentar a atividade do promotor de ALPL, também dá preferência ao splicing alternativo que origina o mRNA da variante 1 do gene. / Stem cells are undifferentiated and pluripotent cells that are able to differentiate into several cell types. Stem cells are distinguished from other cell types by two important characteristics: self-renewal and differentiation potential. Due to their differentiation potential and easiness for isolate and growth in vitro, mesenchymal stem cells (MSCs) are widely used in trials for the treatment of numerous diseases such as heart disease, myeloma and osteoarthritis. The corticosteroid dexamethasone is broadly used to induce bone differentiation in stem cells and is involved in the increased activity of alkaline phosphatase (ALPL). There are four genes coding ALP: ALPL, ALPP, ALPPL2 and ALPI. The ALPL is one of the main markers for bone differentiation stimulated by dexamethasone. This gene has three different variants which are generated by alternative splicing. However, to date it is not known which of these variants act in the bone matrix deposition. In this context, the aim of this work was to analyze the activity of ALPL variants during the differentiation of MSCs treated with dexamethasone. Primers for the three ALPL variants were designed by our group. For the experiment, approximately 3x10 4 cells per ml were seeded in culture plate. For treatment, we used 10 -7 M dexamethasone for 0, 3 and 7 days. The qPCR results showed that the primers designed had an amplification efficiency higher than 90% and R 2 = 1; variant 2 (V2) primers was more efficient than the variant 1 (V1) primers and primers of both variants are more efficient than the currently used ALP primers. The primers of ALPL/v3 showed no amplification. Our statistical data showed that the differences in expression between treated and control cells were significant, indicating an expressive increase of ALPL/v1 in treated cells. The expression of ALPL/v2, although significant between controls and treated cells, was low when compared to ALPL/v1. The results of this study indicate that dexamethasone, besides increasing the activity of the ALPL promoter, gives preference to alternative splicing that originates the variant1 mRNA.

Os efeitos de preparações de plasma rico em plaquetas (PRP) sobre a atividade osteogênica in vitro e in vivo em contato com biomateriais são divergentes na literatura. O objetivo do presente estudo foi avaliar a expressão e/ou atividade de marcadores iniciais da diferenciação osteoblástica em culturas de células osteogênicas crescidas sobre titânio (Ti) e expostas a coquetel de fatores de crescimento e proteínas PRP-símile (coquetel de FCs). Células osteoblásticas primárias derivadas de calvárias de ratos recém-nascidos foram cultivadas em meio osteogênico e expostas, nos 7 primeiros dias, a coquetel de FCs nas diluições 1:1 (FCs), 1:10 (FCs/10), 1:100 (FCs/100) e 1:1000 (FCs/1000). Foram avaliados, nos tempos de 7, 10 e 14 dias: 1) os aspectos morfológicos e a imunomarcação de sialoproteína óssea (BSP) e osteopontina (OPN), por epifluorescência; 2) a proliferação celular, por ensaio de MTT; 3) a expressão de RNAm para o fator de transcrição Runx2, BSP e fosfatase alcalina (ALP), por PCR em tempo real; 4) a atividade de ALP, clivada da fração de membrana; 5) quantificação da mineralização, por extração do vermelho de Alizarina. Os resultados mostraram inibição da formação dos nódulos de matriz mineralizada em culturas FCs e atraso em seu desenvolvimento em FCs/10 e FCs/100, em comparação a FCs/1000 e controle. A expressão de Runx2, BSP e ALP era menor em todas as culturas expostas ao coquetel de FCs em 7 dias, sendo que para Runx2 e BSP notava-se o efeito concentração-dependente em 10 dias. Menores valores de atividade de ALP foram observados nas culturas FCs e FCs/10, com efeito concentração-dependente e correlação positiva com a mineralização em 7 dias, mas não em 10 e 14. Os resultados permitem concluir que a exposição ao coquetel de FCs inibe e/ou atrasa a diferenciação osteogênica de culturas primárias sobre Ti. Adicionalmente, a atividade de ALP de membrana pode ser considerada também um marcador inicial de diferenciação osteoblástica, indicativo do potencial osteogênico no modelo in vitro utilizado. / The effects of platelet-rich plasma (PRP) preparations on the in vitro and in vivo osteogenic activity in contact with biomaterials have been subject of debate and controversy in the literature. The aim of the present study was to evaluate the expression and/or activity of early markers of osteoblast differentiation in cultured osteogenic cells grown on titanium (Ti) and exposed to a PRP-like cocktail of growth factors and proteins (GFs cocktail). Primary osteoblastic cells derived from newborn rat calvarial bone were cultured in an osteogenic medium (control group) and exposed during the first 7 days of culture to the following dilutions of GFs cocktail: 1:1 (GFs), 1:10 (GFs/10), 1:100 (GFs/100) and 1:1000 (GFs/1000). At days 7, 10 and 14 of culture, the following parameters were assessed: 1) morphology and immunolabeling for bone sialoprotein (BSP) and osteopontin (OPN) by epifluorescence microscopy; 2) cell proliferation by MTT assay; 3) mRNA expression for the osteoblast markers Runx2, BSP and alkaline phosphatase (ALP) by real time PCR; 4) ALP activity following ALP cleavage from cell membrane; 5) mineralization by Alizarin red extraction. The results showed no mineralized nodules for the GFs group and a delayed nodule formation for GFs/10 and GFs/100 compared with GFs/1000 and control. Whereas Runx2, BSP and ALP mRNA levels were lower for all cultures exposed to the GFs cocktail at day 7, a concentration-dependent effect was noticed only for Runx2 and BSP at day 10. The GFs cocktail showed a concentration-dependent effect on ALP activity, with the lowest values for GFs and GFs/10 cultures and a positive correlation with mineralization at day 7 but not at day 10 or 14. In conclusion, inhibited and/or delayed osteogenic differentiation take place in primary cultures grown on Ti and exposed to the GFs cocktail. In addition, membrane ALP activity can also be considered an early marker of osteoblast differentiation, indicative of the in vitro osteogenic potential in the model used.

Os efeitos de preparações de plasma rico em plaquetas (PRP) sobre a atividade osteogênica in vitro e in vivo em contato com biomateriais são divergentes na literatura. O objetivo do presente estudo foi avaliar a expressão e/ou atividade de marcadores iniciais da diferenciação osteoblástica em culturas de células osteogênicas crescidas sobre titânio (Ti) e expostas a coquetel de fatores de crescimento e proteínas PRP-símile (coquetel de FCs). Células osteoblásticas primárias derivadas de calvárias de ratos recém-nascidos foram cultivadas em meio osteogênico e expostas, nos 7 primeiros dias, a coquetel de FCs nas diluições 1:1 (FCs), 1:10 (FCs/10), 1:100 (FCs/100) e 1:1000 (FCs/1000). Foram avaliados, nos tempos de 7, 10 e 14 dias: 1) os aspectos morfológicos e a imunomarcação de sialoproteína óssea (BSP) e osteopontina (OPN), por epifluorescência; 2) a proliferação celular, por ensaio de MTT; 3) a expressão de RNAm para o fator de transcrição Runx2, BSP e fosfatase alcalina (ALP), por PCR em tempo real; 4) a atividade de ALP, clivada da fração de membrana; 5) quantificação da mineralização, por extração do vermelho de Alizarina. Os resultados mostraram inibição da formação dos nódulos de matriz mineralizada em culturas FCs e atraso em seu desenvolvimento em FCs/10 e FCs/100, em comparação a FCs/1000 e controle. A expressão de Runx2, BSP e ALP era menor em todas as culturas expostas ao coquetel de FCs em 7 dias, sendo que para Runx2 e BSP notava-se o efeito concentração-dependente em 10 dias. Menores valores de atividade de ALP foram observados nas culturas FCs e FCs/10, com efeito concentração-dependente e correlação positiva com a mineralização em 7 dias, mas não em 10 e 14. Os resultados permitem concluir que a exposição ao coquetel de FCs inibe e/ou atrasa a diferenciação osteogênica de culturas primárias sobre Ti. Adicionalmente, a atividade de ALP de membrana pode ser considerada também um marcador inicial de diferenciação osteoblástica, indicativo do potencial osteogênico no modelo in vitro utilizado. / The effects of platelet-rich plasma (PRP) preparations on the in vitro and in vivo osteogenic activity in contact with biomaterials have been subject of debate and controversy in the literature. The aim of the present study was to evaluate the expression and/or activity of early markers of osteoblast differentiation in cultured osteogenic cells grown on titanium (Ti) and exposed to a PRP-like cocktail of growth factors and proteins (GFs cocktail). Primary osteoblastic cells derived from newborn rat calvarial bone were cultured in an osteogenic medium (control group) and exposed during the first 7 days of culture to the following dilutions of GFs cocktail: 1:1 (GFs), 1:10 (GFs/10), 1:100 (GFs/100) and 1:1000 (GFs/1000). At days 7, 10 and 14 of culture, the following parameters were assessed: 1) morphology and immunolabeling for bone sialoprotein (BSP) and osteopontin (OPN) by epifluorescence microscopy; 2) cell proliferation by MTT assay; 3) mRNA expression for the osteoblast markers Runx2, BSP and alkaline phosphatase (ALP) by real time PCR; 4) ALP activity following ALP cleavage from cell membrane; 5) mineralization by Alizarin red extraction. The results showed no mineralized nodules for the GFs group and a delayed nodule formation for GFs/10 and GFs/100 compared with GFs/1000 and control. Whereas Runx2, BSP and ALP mRNA levels were lower for all cultures exposed to the GFs cocktail at day 7, a concentration-dependent effect was noticed only for Runx2 and BSP at day 10. The GFs cocktail showed a concentration-dependent effect on ALP activity, with the lowest values for GFs and GFs/10 cultures and a positive correlation with mineralization at day 7 but not at day 10 or 14. In conclusion, inhibited and/or delayed osteogenic differentiation take place in primary cultures grown on Ti and exposed to the GFs cocktail. In addition, membrane ALP activity can also be considered an early marker of osteoblast differentiation, indicative of the in vitro osteogenic potential in the model used.

A biomineralização óssea é um processo complexo e multifatorial sendo um grande desafio para a ciência à compreensão dos seus mecanismos regulatórios. Este processo é mediado pela liberação de vesículas da matriz (MVs), as quais surgem das superfícies de osteoblastos e são secretadas no local específico do início da biomineralização. MVs têm a capacidade de acumular altas concentrações de íons Ca2+ e fosfato (Pi), proporcionando um microambiente adequado para a formação inicial e propagação dos cristais de hidroxiapatita. Especial atenção deve ser dada a duas proteínas: Anexina V (AnxA5) e Fosfatase Alcalina (TNAP). As anexinas são as proteínas mais abundantes detectadas nas MVs e responsáveis pela formação de canais de cálcio. TNAP apresenta atividade fosfomonohidrolítica, produzindo Pi a partir, principalmente, de pirofosfato (PPi) e ATP. O enfoque deste projeto foi produzir e caracterizar proteolipossomos com diferentes composições lipídicas de dipalmitoil fosfatidilcolina (DPPC) e dipalmitoil fosfatidilserina (DPPS) contendo TNAP e AnxA5, e manter a funcionalidade das proteínas após incorporação nos sistemas miméticos. Foi possível incorporar AnxA5 em DPPC-proteolipossomos (11,64 µg/mL), mas na presença de DPPS houve um aumento significativo de AnxA5 incorporada (25,79 µg/mL) a DPPC:DPPS 10%-proteolipossomos (razão molar). A presença das proteínas nos proteolipossomos compostos por DPPC e DPPC:DPPS 5, 10 e 15% (razão molar) foi confirmada por SDS-PAGE e Immunoblotting. Melhores rendimentos de incorporação das duas proteínas foram obtidos quando ambas foram incorporadas concomitantemente. DPPC-proteolipossomos e DPPC:DPPS 10%-proteoliposomos revelaram conter 75% de AnxA5 e 25% de TNAP em concentração de proteína. A presença de DPPS não afetou significativamente as porcentagens de proteínas incorporadas. Os parâmetros cinéticos da TNAP na hidrólise de diferentes substratos fisiológicos (ATP, ADP e PPi) foram determinados na presença e ausência de AnxA5, em pH fisiológico, e para os diversos sistemas lipídicos. A melhor eficiência catalítica da enzima foi obtida para sistemas contendo 10% de DPPS (razão molar) (kcat/K0.5= 183,02; 776,06 e 657,08 M-1.s-1, respectivamente). A TNAP apresentou maior especificidade para a hidrólise de PPi quando comparado com ATP e ADP. Estudos utilizando Calorimetria Diferencial de Varredura (DSC) mostraram que o aumento da concentração de DPPS em DPPC-lipossomos proporcionou um progressivo alargamento no pico de transição de fase, diminuição na t1/2 e H. A pré-transição de fase só foi detectada até a concentração de 15% de DPPS em DPPC. Para 20% de DPPS e acima, observou-se uma segregação lateral de fase com a formação de possíveis microdomínios ricos em DPPS. A interação da AnxA5 com DPPC-lipossomos e DPPC:DPPS 10%-lipossomos resultou em uma redução nos valores de H (de 8,73 para 5,68 e 8,43 para 5,37 Kcal.mol-1, respectivamente). Quando a TNAP está presente nos proteolipossomos, este efeito é ainda maior. A AnxA5 incorporada em DPPC-proteolipossomos e DPPC:DPPS 10%-proteolipossomos (razão molar) foi capazes de mediar o influxo de 45Ca2+ para dentro das vesículas (~ 800 nmol Ca2+) quando utilizados faixas de concentração de cálcio em níveis fisiológicos (~2 mM). A presença da TNAP nos proteolipossomos não afetou o influxo de Ca2+ mediado pela AnxA5. Entretanto, a presença da AnxA5 afetou significativamente os parâmetros cinéticos da TNAP para os diferentes substratos. Estudos com vesículas unilamelares gigantes (GUVs) também confirmaram a inserção funcional da AnxA5 em vesículas constituídos de dioleoil fosfatidilcolina (DOPC) e DOPC:DPPS 10% (razão molar). O principal efeito causado pela AnxA5 na morfologia das GUVs foi a perda de contraste óptico devido a formação de poros nas membranas das vesículas. Neste caso, a presença de DPPS não proporcionou mudanças significativas para a incorporação da AnxA5. TNAP quando inserida em GUVs provocou intensa flutuação e excesso de área das vesículas com formação de filamentos. A presença do DPPS provavelmente dificulta a inserção da TNAP à membrana das GUVs. Quando há microdomínios lipídicos heterogêneos na composição de GUVs compostas por DOPC:Colesterol:Esfingomielina (8:1:1) e DOPC:Colesterol:Esfingomielina:Gangliosídeo (7:1:1:1) (razão molar), a inserção da TNAP provocou uma maior segregação lateral de fase evidenciada por imagens com fluorescência. A presença da TNAP e AnxA5 em DPPC:DPPS 10%-proteolipossomos proporcionou mudanças significativas nas propriedades mecânicas visco-elásticas dos proteolipossomos detectadas por imagens de Microscopia de Força Atômica. Assim, no presente trabalho foi possível obter uma inédita metodologia para a formação de proteolipossomos contendo TNAP e AnxA5 concomitantemente, os quais apresentaram uma reconstituição funcional das proteínas, apresentando capacidade de captar Ca2+ para dentro das vesículas e habilidade de hidrolisar fosfosubstratos em sua superfície. / Bone biomineralization is a multifactorial and complex process, being a challenge for the science the understanding of their regulatory mechanisms. This process is mediated by the release of matrix vesicles (MVs), structures which arise by budding from osteoblast and chondroblast surface and are secreted in the specific site where biomineralization begins. MVs have the ability of accumulating high concentrations of Ca2+ and Pi ions, providing an adequate microenvironment for the initial formation and propagation of hydroxyapatite crystals. Two protein families present in MVs merit special attention: Annexins and Phosphatases. The annexins were the most abundant proteins detected in MVs and are responsible for the Ca2+-channels formation (especially AnxA5). Tissue-nonspecific alkaline phosphatase (TNAP) exhibits phosphomonohydrolytic activity, producing Pi mainly from PPi and ATP. Such proteins regulate the formation of calcium phosphate crystals, acting directly in the bone mineralization process. The goal of this project was to produce and characterize proteoliposomes with different lipid compositions of dipalmitoylphosphatidylcholine (DPPC) and dipalmitoylphosphatidylserine (DPPS) harboring TNAP and AnxA5, keeping the functions of both proteins after their incorporation into the mimetic systems. AnxA5 was able to incorporate into DPPC-proteoliposomes (11.64 µg/mL), but the presence of DPPS increased significantly the AnxA5 incorporation (25.79 µg/mL) into DPPC:DPPS 10%-proteoliposomes. The presence of both proteins into DPPC and DPPC:DPPS 5, 10 and 15% (molar ratios) proteoliposomes was confirmed by SDS-PAGE and Immunoblotting analysis. Better yield of TNAP and AnxA5 incorporation was observed when both proteins were reconstituted simultaneously. DPPC-proteoliposomes and DPPC:DPPS 10%-proteoliposomes (molar ratio) incorporated about 75% of AnxA5 and 25% of TNAP (protein concentration). DPPS presence did not affect significantly the yield of incorporation of both proteins. The kinetic parameters for the hydrolysis of different physiological substrates (ATP, ADP and PPi) by TNAP were determined in the presence and absence of AnxA5, at physiological pH, for the different systems. The best catalytic efficiencies were achieved with proteoliposomes containing DPPS 10% (molar ratio) (kcat/K0.5= 183.02; 776.06 and 657.08 M-1.s-1 for ATP, ADP and PPi, respectively), condition that also favored PPi hydrolysis by TNAP when compared to ATP and ADP hydrolysis. Studies by Differential Scanning Calorimetry (DSC) showed that the increasing DPPS concentrations in the DPPC-liposomes resulted in a progressive broadening of the phase transition peaks and decreased t1/2 and H values. The pre-transition was detected only in concentrations up to DPPS 15% in DPPC. Phase lateral segregation can be observed for DPPS 20% and above, suggesting the formation of DPPS-rich microdomains. The interaction of AnxA5 with DPPC and DPPC:DPPS 10%-liposomes resulted in a decrease of H values (from 8.73 to 5.68 and from 8.43 to 5.37 Kcal.mol-1, respectively). When TNAP was present in the proteoliposomes, this effect was even greater. AnxA5 incorporated into DPPC and DPPC:DPPS 10%-proteoliposomes (molar ratio) was able to mediate 45Ca2+-influx (~ 800 nmol Ca2+) into the vesicles at physiological Ca2+-concentrations (~ 2 mM), and this process was not affected by the presence of TNAP in the systems. However, AnxA5 affected significantly the hydrolysis of substrates by TNAP. Studies with Giant Unilamellar Vesicles (GUVs) also confirmed the functional reconstitution of AnxA5 in dioleoylphosphocholine (DOPC) and DOPC:DPPS 10% (molar ratio) vesicles. The main effect caused by AnxA5 in the GUVs morphology was the formation of pores in the vesicles membrane. In this case, DPPS presence did not affect the AnxA5 incorporation. The presence of TNAP in GUVs caused a several fluctuation, indicating that the vesicles acquired an excess of area and undergoes sequential budding transitions. It is suggested that the presence of DPPS makes the TNAP insertion into the GUVs membrane difficult. With the presence of heterogeneous lipid microdomains in GUVs composed of DOPC, Cholesterol (Chol), Sphingomyelin (SM) and Ganglioside (GM1) in the proportions DOPC:Chol:SM 8:1:1 and DOPC:Chol:SM:GM1 7:1:1:1 (molar ratios), the TNAP insertion caused a greater phase lateral segregation, evidenced by fluorescence analysis. Atomic Force Microscopy (AFM) analysis indicated that the presence of both proteins into DPPC:DPPS 10%-proteoliposomes (molar ratio) caused significant changes in the visco-elastic mechanical properties of the vesicles. In conclusion, the present work describes the synthesis of proteoliposomes harboring TNAP and AnxA5 concomitantly, with the functional reconstitution of both proteins, with the ability to transport Ca2+ into the vesicles and hydrolyze phosphosubstrates on their surface.

Orientador: Ana Cláudia de Melo Stevanato Nakamune / Banca: José Mauro Granjeiro / Banca: Célio Percinoto / Resumo: A saliva é coletada através de métodos simples e não invasivos, além de ser facilmente armazenada. A coleta não-traumática é atrativa especialmente para crianças e quando repetidas coletas são requeridas. A desvantagem da saliva como uma ferramenta de diagnóstico é a variabilidade, que ocorre em decorrência dos fatores fisiológicos e do modo de coleta. Numa primeira etapa o trabalho teve por objetivo estudar as atividades das enzimas fosfatase alcalina (FAlc), fosfatase ácida total (FAT) e fosfatase ácida resistente ao tartarato (TRAP) na saliva total não estimulada de crianças, investigando as influências de fatores como sexo, faixa etária e horário de coleta, bem como a correlação das enzimas com a taxa de fluxo salivar. Nesta etapa, 120 crianças saudáveis de ambos os sexos, nas faixas etárias de 1-5 e 6-12 anos de idade tiveram as amostras de saliva coletada entre 8:00-10:00 horas ou entre 14:00-16:00 horas. A segunda parte do trabalho teve por objetivo avaliar a correlação das atividades enzimáticas da FAT, TRAP, proteína tirosina fosfatase de baixa massa molecular relativa (PTP-BMr) e FAlc na saliva e no soro de crianças, além de analisar a influência do sexo e da faixa etária na atividade das enzimas, no soro e na saliva total. Para tanto 32 crianças de ambos os sexos, nas faixas etárias de 1-5 anos e 6-12 anos de idade tiveram as amostras de saliva e sangue coletadas entre 8:00-10:00 horas. Os resultados da primeira etapa sugerem que as atividades da FAT, TRAP e FAlc são influenciadas, de formas distintas, pelos fatores sexo, faixa etária e horário de coleta e que não existe correlação entre as atividades das enzimas e a taxa de fluxo salivar. / Abstract: Saliva can be collected by simple, non-invasive methods and is easily stored. The non-traumatic collection is specially appealing for children and when repeated collections are required. The main disadvantage of the saliva as a diagnosis tool is the variability that happens due to the physiologic factors and dependence on mode of the collection. In a first stage the work had for objective to study the activities of the enzymes alkaline phosphatase (ALP), total acid phosphatase (TAP) and tartrate-resistant acid phosphatase (TRAP) in the whole unstimulated saliva of children, investigating the influences of factors as sex, age group and time of collection, as well as the correlation of the enzymes with the salivary flow rate. In this stage, 120 healthy children of both sexes, in the age groups of 1-5 and 6-12 years of age had the saliva samples collected between 8:00-10:00 hours or between 14:00-16:00 hours. In a second stage, the work had for objective to evaluate the correlation of the enzymatic activities of TAP, TRAP, low molecular weight protein tyrosine phosphatase (LMW-PTP) and ALP in the saliva and in the children's serum, besides analyzing the influence of the sex and of the age group in the activity of the enzymes, in the serum and in the whole unstimulated saliva. For so much 32 children of both sexes, in the 1-5 year-old age groups and 6-12 years of age had the saliva samples and blood collected between 8:00-10:00 hours. The results of the first stage suggest that the activities of TAP, TRAP and ALP are influenced, in different ways, for the factors sex, age group and time of collection and that correlation doesn't exist between the activities of the enzymes and the salivary flow rate. / Mestre