O objetivo do presente estudo foi analisar estrutural e ultra-estruturalmente os músculos EM e CM adultos e idosos empregando métodos de microscopia de luz, microscopia eletrônica de varredura, microscopia eletrônica de transmissão. Os resultados revelaram os feixes de fibras colágenas que constituem o endomísio, perimísio e epimísio presentes no tecido muscular. Nos capilares dos músculos adultos observou-se a presença de pseudópodos endoteliais projetando-se para o lúmen capilar; a referida estrutura não foi encontrada nos capilares dos músculos idosos examinados. A reação histoquímica de NADH-tr permitiu a identificação dos tipos de fibras: Oxidativa (O), Glicolítica-oxidativa (GO) e Glicolítica (G) nas regiões superficial e profunda dos músculos EM e CM de animais adultos e idosos. Todavia, constatou-se aumento da área de secção transversa das fibras O, GO e G. Paralelamente, os dados mostraram diminuição da densidade total das fibras, revelando a plasticidade e atrofia muscular nos músculos de animais com envelhecimento. / The aim of the present study was to analyse structural and ultrastructure of SM and CM of adults and aged animals employing light microscopy, scanning electron microscopy, transmission electron microscopy methods. The results revealed the bundles of collagen fibers which constituted the endomysium, perimysium and epimysium in the muscle tissue. In the capillaries of the adults muscles observed the presence of endotheliais pseudopod projected to the capillary lumen; this structure do not found in the capillaries of the examined aged muscles. The histochemical reaction of NADH-tr, allowed to identify three types of fibers: Oxidative (O), Oxidative-Glycolytic (OG) and Glycolytic (G) in the surface and deep regions of the SM and CM muscles of adult and aged animals. However, may observed an increased areas of the cross-section the fibers O, OG and G. Parallely, the data showed decreased total density of the fibers, revealing the muscle atrophy and plasticity of aging animals.

INTRODUÇÃO: A ressonância magnética (RM) é, atualmente, uma das técnicas mais utilizadas para avaliação quantitativa do volume das estruturas cerebrais. Estudos com pessoas que preenchem critérios diagnósticos para dependência de álcool, utilizando esta técnica, demonstram atrofia cerebral nestes sujeitos, sendo que a região mais sensível e afetada pelos efeitos do álcool parece ser o córtex pré-frontal. A literatura revisada sugere que as subporções do córtex pré-frontal que podem ser mais suscetíveis aos efeitos do uso crônico do álcool são as regiões filogeneticamente mais recentes, como as áreas anterior e dorsolateral, enquanto que a área orbital, mais antiga, pode estar mais preservada. No entanto, nenhum estudo de RM morfométrica até hoje investigou possíveis diferenças no grau de comprometimento morfológico entre áreas de Brodmann (AB) distintas na região pré-frontal, em indivíduos que preenchem diagnóstico para dependência de álcool em comparação com voluntários saudáveis. OBJETIVO: O presente trabalho teve como objetivo realizar um estudo detalhado do impacto do álcool, especialmente sobre o córtex pré-frontal, parcelando-o em áreas de Brodmann, o que pode auxiliar para uma maior compreensão dos danos cerebrais subjacentes aos déficits cognitivos presentes em alcoolistas e ajudar no planejamento de estratégias terapêuticas e de reabilitação cognitiva. METODOLOGIA: A amostra foi composta por dois grupos: o grupo dependentes de álcool (DA), com 98 sujeitos que preenchiam critérios diagnósticos para dependência de álcool, e o grupo controle, com 73 sujeitos saudáveis pareados por idade, sexo e dominância cerebral. RESULTADOS: Foram encontradas diferenças estatisticamente significantes na volumetria cerebral, especialmente, no córtex frontal (substância cinzenta e líquor p<0,05) e parietal (substância cinzenta e líquor p<0,05). Quando dividido em AB, as áreas mais afetadas foram a AB 8 (SC p<0,001; L p<0,006), AB 9 (SC e L p<0,002) e AB 44 (L p=0,036 , SB p<0,005). CONCLUSÃO: Foi possível confirmar a hipótese inicial de que as áreas filogeneticamente jovens são mais sensíveis e vulneráveis à neurotoxidade do álcool, o qual, por sua vez, acelera o processo natural do envelhecimento, implicando perdas de substância cinzenta, principalmente nas áreas cognitivamente mais sofisticadas, como a anterior e a dorsolateral do córtex pré-frontal / INTRODUCTION: Magnetic resonance imaging (MRI) is currently one of the most widely used techniques for quantitative evaluation brain volume. MRI studies with people who meet diagnostic criteria for alcohol dependence show brain atrophy, especially on the prefrontal cortex, which seems to be the most sensitive and affected area by the neurotoxic effects of alcohol. The reviewed literature suggests that the sub-portions of the prefrontal cortex that may be more susceptible to the effects of chronic alcohol use are the phylogenetically newer regions such as the anterior and dorsolateral areas, while the orbital area, older than the others, may be preserved. However, no morphometric MRI study has investigated possible differences in the degree of morphological changes at Brodmann areas (BA) in prefrontal regions of people who meet the diagnosis for alcohol dependence compared with healthy volunteers. OBJECTIVE: The aim of this study was deep investigate alcohols impact, especially in the prefrontal cortex, dividing it in BA, which can contribute to a better understanding of the brain damage, underlying cognitive deficits present in alcoholics, and to help to establish treatment strategies and cognitive rehabilitation. METHODS: The sample comprised two groups: a group of alcohol dependent (AD) with 98 subjects, who met diagnostic criteria for alcohol dependence, and the control group consisted of 73 healthy subjects matched for age, sex and cerebral dominance. RESULTS: Statistically significant differences were found in the brain volume, mainly in the frontal cortex (gray matter and CSF p <0.05) and parietal cortex (gray matter, white matter and CSF p <0.05). When divided in Brodmann areas, the most affected one was: BA 8 (gray matter p <0.001; CSF p<0.006), BA 9 (gray matter and CSF p<0.002) and BA 44 (CSF p = 0.036, white matter p<0.005). CONCLUSION: It was possible to confirm the initial hypothesis that the phylogenetically younger areas are more sensitive and vulnerable to alcohol neurotoxicity, which accelerates the natural process of aging, implying loss of gray matter, especially in areas more cognitively sophisticated such as the anterior and the dorsolateral prefrontal areas

A sarcopenia é definida como a perda de massa e de função musculares que ocorre com o envelhecimento. A massa muscular é mantida como resultado do constante balanço entre síntese e degradação proteicas e com o avanço da idade, ocorrem alterações das fibras musculares que têm seu diâmetro reduzido, mudanças na proporção dos diferentes tipos de fibras e redução de proteínas contráteis. Para caracterizar a sarcopenia em ratos Wistar em diferentes idades foram medidas força voluntária máxima, atividade proteassomal e expressão total de Akt 1, p70S6K, MuRF 1 e Atrogina 1 em músculos Sóleo e EDL. Caracterizamos pela primeira vez a sarcopenia em ratos com 13 meses de idade a partir de reduzida massa tecidual dos músculos Sóleo e EDL e de força voluntária máxima avaliada por protocolo de teste de força com uso de escada. A atividade catalítica do proteassoma exibe padrão distinto de acordo com o músculo avaliado e a idade dos animais. / The sarcopenia is defined as the mass and muscle function loss that occurs with the ageing. The muscle mass is maintained as result of the constant balance between synthesis and protein degradation and with the advance of age, occur changes of muscle fibers that has its diameter reduced, changes in the proportion of different types of fibers and reduction of contractile protein. To characterize the sarcopenia in Wistar rats in different ages were measured maximum volunteered strength, proteasome activity and total expression of Akt 1, p70S6K, MuRF 1 and Atrogin 1 in Soleus and EDL muscle. For the first time we characterized the sarcopenia in 13 months old rats from the reduced tissue mass of Soleus and EDL muscle and of maximum volunteered strength analyzed by a protocol ladder climbing test. The catalytic activity of proteasome show a distinct pattern according to the analyzed muscle and the animals\' age.

Hipotrofía nos músculos que estabilizam a coluna tem sido identificada nos pacientes com lombalgia. Entretanto, não se sabe se a perda muscular é causa ou conseqüência desta disfunção, nem se ela é influenciada pelo tipo de alteração discal que o indivíduo apresenta. Este estudo testou a hipótese de que a hipotrofía dos pacientes com lombalgia seja dependente do tipo de alteração discal. Para avaliar a condição muscular em diferentes tipos de alteração discal, optou-se por um estudo retrospectivo e por uma seleção aleatória de 78 exames de ressonância magnética de indivíduos com lombalgia. Em cada exame foram realizadas medidas quantitativas da porcentagem de gordura na área de secção transversa dos mm. multífidus e psoas, nos três últimos níveis da coluna lombar. A alteração discal foi encontrada em 95% dos exames, sendo o abaulamento o achado de imagem mais freqüente, seguido pela protrusão discal. A porcentagem de gordura variou conforme o tipo de alteração discal. Nos níveis com abaulamento há em ambos os músculos estudados 6% a mais de tecido gorduroso do que nos níveis onde há protrusão e esta diferença foi estatisticamente significante. Músculos nos níveis onde há protrusão sem fissura no anel fibroso apresentaram maior substituição gordurosa do que aqueles onde há protrusão com fissura. A porcentagem de gordura foi influenciada por características anatômicas como músculo estudado e nível da coluna, e por características como idade e sexo dos sujeitos. Estes resultados indicam que a hipotrofía muscular em pacientes com lombalgia não é um processo uniforme e generalizado, mas sim correlacionado a diferentes variáveis, entre elas o tipo de alteração discal que o paciente apresenta. / Low back pain patients present atrophy on muscles responsible for spine stabilization. However, it is not clear if muscle waste is related to the cause or if it is a consequence of this disfunction. Nor it is clear if muscle athophy is affected by the type of disc pathology. This study tested the hypothesis that muscle waste in low back pain patients influenced by the type of disc derangement. Magnetic resonance scans of 78 low back pain patients were randomly analysed. Cross sectional area percentage of fat tissue in multifidi and psoas major muscles was measured on the lower levels of the lumbar spine. Disc pathology was found in 95% of the exams and disc bulge was the most frequent abnormality, followed by disc protrusion. Fat percentage varied according to disc pathology and this difference was statistically significant. Muscles on levels with disc bulge presented 6% more fat deposits than muscles on levels with disc protrusion. Muscles on levels with discs without anular tear present more fat infiltration than muscles on levels with anular tear. Fat percentage was also influenced by anatomic aspects such as evaluated muscle and spine level, and sample characteristics as age and sex. The results indicated that muscle atrophy in low back pain patients is not a uniform and generalized feature. It is correlated to different variables, such as type of disc pathology

A estimulação elétrica neuromuscular (EENM) é um importante recurso utilizado na medicina esportiva para acelerar processos de recuperação. O objetivo deste estudo foi analisar os efeitos da EENM durante a imobilização do músculo gastrocnêmio, em posições de alongamento (LP) e encurtamento (SP). Para tanto, 60 ratas fêmeas jovens WISTAR foram distribuídas em seis grupos e acompanhadas durante 7 dias: controle (C), eletroestimuladas (EE), imobilizadas em encurtamento (ISP), imobilizadas em alongamento (ILP), imobilizadas em encurtamento e eletroestimuladas (ISP+EE) e imobilizadas em alongamento e eletroestimuladas (ILP+EE). Para a imobilização, o membro posterior direito foi envolvido por uma malha tubular e ataduras de algodão juntamente à atadura gessada. A EENM foi utilizada com uma freqüência de 50 Hz, 10 minutos por dia, totalizando 20 contrações em cada sessão. Após 7 dias os animais foram submetidos à eutanásia e os músculos gastrocnêmios foram retirados para a realização do ensaio mecânico de tração em uma máquina universal de ensaios (EMIC®). A partir dos gráficos carga versus alongamento foram calculadas as seguintes propriedades mecânicas: alongamento no limite de proporcionalidade (ALP), carga no limite de proporcionalidade (CLP), alongamento no limite máximo (ALM), carga no limite máximo (CLM) e rigidez. As imobilizações SP e LP promoveram reduções significativas (p<0,05) nas propriedades de ALP, CLP, ALM e CLM sendo mais acentuada, principalmente, no grupo ISP. Quando utilizada a EENM, houve acréscimo significativo (p<0,05) destas propriedades somente no grupo ISP. Já, em relação à rigidez, foi observada redução significativa (p<0,05) somente do grupo C para o grupo ISP. Quando utilizada a EENM, a rigidez do grupo ILP+EE foi significativamente (p<0,05) maior e mais próxima do grupo C que a do grupo ISP+EE. Neste modelo experimental, a imobilização dos músculos em alongamento atrasou a queda das propriedades e a estimulação elétrica, contribuiu para a manutenção das propriedades mecânicas durante o período de imobilização, principalmente no grupo ILP+EE. / The neuromuscular electric stimulation (NMES) is an important tool used in sport medicine to accelerate the recovery process. The objective of this study was to analyze the effects of NMES during the immobilization of the gastrocnemius muscle, in lengthened (LP) and shortened positions (SP). Sixty young female rats WISTAR were distributed into six groups and followed for 7 days: control (C), electric stimulation (ES), immobilized in shortened (ISP), immobilized in lengthened (ILP), immobilized in shortened and electric stimulation (ISP+ES) and immobilized in lengthened and electric stimulation (ILP+ES). For the immobilization, the right hind limb was involved by a tubular mesh and cotton rolls and plaster. NMES was used in a frequency of 50 Hz, 10 minutes a day, totaling 20 contractions in each session. After 7 days the animals were killed and their gastrocnemius muscles of the right side were submitted to a mechanical test in traction in an universal test machine (EMIC®). From the curves load versus elongation the following mechanical properties were obtained: elongation in the yield limit (EPL), load in the yield limit (LPL), elongation in the ultimate load (EUL), ultimate load (UL) and stiffness. The immobilizations SP and LP promoted significant reductions (p<0,05) in the properties of EPL, LPL, EUL and UL being more accentuated mainly in group ISP. When used NMES, there was significant increment (p<0,05) of such properties only in group ISP. As for stiffness, significant reduction was observed (p<0,05) only of the group C for group ISP. When the NMES was used, the stiffness of group ILP+EE was significantly (p<0,05) higher and closer to group C than for group ISP+EE. We conclude that in this experimental model the immobilization of the muscles in the lengthened position delayed the reduction of the properties and the electric stimulation contributed to the maintenance of the mechanical properties during the immobilization period, mainly for group ILP+ES.

A cocaína crack é a forma popular da cocaína nos dias de hoje, em decorrência do baixo custo relativo da droga e da rapidez dos seus efeitos no sistema nervoso central. São conhecidas alterações provocadas pela cocaína no coração de humanos e animais, sendo frequentes graves transtornos no sistema cardiovascular, muitas vezes fatais. Mas diante do crescente e preocupante aumento do uso dessa forma fumada da cocaína, particularmente pelos jovens, tornam-se necessários estudos experimentais utilizando-se a droga in natura, que não se encontra habitualmente disponibilizada para experimentos, diante das dificuldades legais. Este estudo objetivou a avaliação dos efeitos da inalação crônica da cocaína crack no coração de camundongos, tendo sido utilizados 24 animais BALB/c machos, jovens e adultos, 6 animais de cada grupo (n=6), que foram expostos à fumaça originada da queima de 5 g de cocaína, por 5 minutos, 5 dias da semana, durante 39 dias, em um período de dois meses; utilizouse uma câmara de inalação para a manutenção dos animais durante as sessões e os animais do grupo controle, em igual nº (n=6), foram mantidos no biotério em condições favoráveis. A droga teve como origem a apreensão policial (195,2 g) e o seu uso, na pesquisa previamente autorizada pela justiça. A análise farmacológica da droga constatou a presença de 57,66% de cocaína nas pedras de crack, satisfazendo as necessidades para a experiência. A quantificação de cocaína de 212,5 ng/ml no sangue dos animais também foi considerada representativa para os nossos objetivos de pesquisar alterações morfológicas no coração dos camundongos. Os resultados foram analisados pela One-Way-Anova e Modelo Linear Generalizado, e as diferenças consideradas significativas quando p< 0,05. Os estudos mostraram diminuição significativa da media (±DP) de peso dos corações nos animais expostos à droga, adultos e jovens, quando comparados com os grupos controles correspondentes. No grupo jovem, o aumento do número de núcleos, por área ventricular, pode ser relacionada com atrofia miocárdica dos ventrículos, direito e esquerdo (p< 0,001), demonstrada pela morfometria das fibras musculares estriadas cardíacas, utilizando-se o sistema de retículo de pontos. Nos adultos expostos, apesar da diminuição de peso do coração, a morfometria não constatou atrofia de miocárdio de nenhum dos lados (p> 0,05). Nos exames microscópicos das paredes ventriculares, com a coloração da hematoxilina-eosina, foi detectado, discreto número de fibras musculares cardíacas, com perda das estriações e hialinizações do citoplasma, favorecendo apoptose. A morfometria dos vasos coronarianos intramurais, com medições das luzes, camadas médias e adventícias demonstrou diminuição significativa da proporção (razão) luz/parede nos animais expostos, independente da idade, quando comparado com os grupos controle (p=0,001). Esses dados caracterizam a vasoconstrição por provável ação simpaticomimética da droga, justificando uma isquemia relativa no coração e conseqüente aumento da apoptose, bem documentada pela imunoistoquímica através da coloração do TUNEL. Esta imunocoloração marcou extensamente os núcleos de células apoptóticas, nos ventrículos direito e esquerdo dos animais expostos, quando comparado aos animais não expostos (p<0,001). A microscopia óptica com H&E e Picro-sirius sugeriu fibrose peri-adventicial nos animais expostos adultos A quantificação do colágeno, após a polarização, mostrou aumento não significativo, nos ramos coronarianos dos animais expostos adultos e interstício do ventrículo direito dos dois grupos expostos (p>0,05). As pesquisas realizadas com um modelo experimental inédito confirmam alterações anatomopatológicas já descritas na literatura, como a vasoconstrição com isquemia aguda e aumento da apoptose e mostram alterações ainda não referidas, em efeitos crônicos da cocaína, como a diminuição de peso do coração e atrofia do miocárdio. Os estudos, embora tenham limitações por não ter sido isolada outra substância eventualmente presente na amostra teste, constataram achados morfológicos importantes para a saúde pública, que devem ser pesquisados nas autópsias. Novos estudos são recomendados, utilizando-se outros tempos e ambientes de exposição, com e sem a associação de drogas, assim como porcentagens diferentes de cocaína no crack e isolando-se as substâncias presentes na droga in natura. / Crack cocaine is the currently popular form of cocaine, due to its low cost and rapid effects on the central nervous system. Alterations caused by cocaine on the hearts of humans and animals are well known and severe disorders in the cardiovascular system, which are sometimes fatal, are frequent. Considering the growing concern regarding the increase in the use of this smoked form of cocaine, especially by young individuals, it becomes necessary to carry out experimental studies using the drug in its natural form, which is not usually available for experiments due to legal difficulties. The present study aimed at assessing the effects of the chronic inhalation of crack cocaine on the hearts of mice. A total of 24 BALB/c male animals were used in the experiment, both young and old, with 6 animals in each group (n=6), which were exposed to crack cocaine smoke that resulted from the burning of 5 g of cocaine, for 5 minutes, 5 days a week, for 39 days, except on weekends and holidays, during a two-month period. An inhalation chamber was used to keep the animals during the sessions, whereas the same number of animals from the control group (n=6) were kept at the animal facility of the institution under favorable conditions. The drug had been originally apprehended by the police in the course of criminal investigations and its use in research was previously authorized by the Department of Justice. The pharmacological analysis of the drug verified the presence of 57.66% of cocaine in the crack rocks, which satisfied the criterion used for the experience. The quantification of cocaine at 212.5 ng/mL in the blood of the animals was also considered representative for our objectives of assessing morphological alterations in the hearts of mice. The results were analyzed by One-Way-ANOVA and Generalized Linear Model, and the differences were considered significant when p<0.05. The studies showed a significant difference in the mean (±SD) weight of the hearts of the animals exposed to the crack cocaine smoke, both young and adult ones, when compared to the corresponding control groups. In the young group, the increased number of nuclei per ventricular area might be related to the myocardial atrophy of the right and left ventricles (p<0.001), demonstrated by the morphometry of the striated heart muscle fibers, using the system of point reticulum. In the exposed adult animals, in spite of the decreased heart weight, the morphometry did not show myocardial atrophy in neither side (p>0.05). The microscopic assessment of the ventricular walls, carried out with hematoxylin and eosin (H&E) staining, showed a small number of heart muscle fibers with loss of striations and hyalinization of the cytoplasm, which favored apoptosis. The morphometry of the intramural coronary vessels, with lumen, medial and adventitial layer measurement, showed a significant decrease in the lumen/wall ratio in exposed animals, regardless of age, when compared to the control group (p=0.001). These data characterize vasoconstriction, due to the probable sympatheticomimetic action of the drug, which justifies a relative ischemia of the heart and a consequent increase in apoptosis, well documented by immunohistochemistry through TUNEL staining. This immunostaining extensively identified the nuclei of apoptotic cells in the right and left ventricles of the exposed animals, when compared to the non-exposed animals (p< 0.001). Optical microcopy with H&E and Picrosirius suggested periadventitial fibrosis in the adult exposed animals. Collagen quantification after polarization showed a non-significant increase in the coronary branches of the adult exposed animals and in the right ventricular interstitium in the two exposed groups (p>0.05). The present study, carried out using a novel experimental model, confirmed the presence of anatomopathological alterations that had been previously described in the literature, such as vasoconstriction with acute ischemia and increased apoptosis and showed alterations that had not been previously reported as being chronic effects of cocaine, such as decreased heart weight and myocardial atrophy. Although there were limitations, considering that other substances eventually present in the test sample were not identified, the present study demonstrated important morphological findings for public health, which must be studied in autopsies. Further studies are recommended, using other exposure durations and environments, with and without the association of drugs, as well as different percentages of cocaine in crack rocks and isolating the substances present in the drug in its natural form.

Orientador: Edi Lúcia Sartorato / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-25T22:58:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Miranda_PauloMauriciodoAmorDivino_D.pdf: 3949549 bytes, checksum: 8cd1e0647087ac34cd2bc0ed5d096d0b (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: A Neuropatia Óptica Hereditária de Leber (LHON) e a Atrofia Óptica Autossômica Dominante (ADOA ou OPA1) são doenças caracterizadas pela perda da visão bilateral, devido a uma degeneração do nervo óptico. Ambas as doenças apresentam também acuidade visual reduzida, discromatopsia, palidez do nervo óptico e escotoma central ou centrocecal. A LHON é causada por mutações no DNA mitocondrial (mtDNA), onde três dessas mutações representam 95% dos casos (mutações primárias principais G11778A, T14484C e G3460A) e as mutações subsequentes representam apenas 5% do total (mutações raras). A ADOA é causada por mutações (mais de 300) no gene nuclear OPA1. Embora os mecanismos moleculares precisos envolvidos no desenvolvimento das duas doenças ainda não são bem compreendidos, foi demonstrado que LHON e ADOA possuem um defeito comum de acoplamento da fosforilação oxidativa. Nesses dois casos, a hipótese é de que as mutações no mtDNA e no gene OPA1 afetariam a integridade mitocondrial, resultando em uma diminuição do fornecimento de energia para os neurônios do nervo óptico. É possível que no Brasil a presença e frequência das alterações da relacionadas à LHON e ADOA sejam diferentes das encontradas em outras partes do mundo. Por isso, o presente estudo teve como principais objetivos rastrear mutações e haplogrupos associadas à LHON e detectar mutações no gene OPA1 em pacientes brasileiros com hipótese diagnóstica de LHON e com Neuropatia Óptica de etiologia a esclarecer. Também foi objetivo otimizar o método de PCR Multiplex Alelo-Específico e padronizar as plataformas de alto rendimento TaqMan® OpenArray® e Iplex Gold/Maldi TOF MS para o rastreamento da LHON. Foram avaliados 101 pacientes, sendo 67 com hipótese diagnóstica de LHON e 34 com neuropatia óptica de etiologia a esclarecer. As mutações da LHON foram detectadas por meio de PCR-RFLP e PCR Multiplex Alelo-Específico. As mutações raras da LHON e do gene nuclear OPA1 (10 principais éxons) foram rastreadas por sequenciamento direto. Foram encontradas mutações da LHON em 36 casos (83.3% com a mutação G11778A e 16.7% com a mutação T14484C). Não foi encontrada a mutação G3460A. Também não foram encontradas mutações raras da LHON e nem mutações relacionadas à ADOA. Haplogrupos de origem africana (L1/L2 e L3) foram mais frequentes no estudo. Foi otimizado o método de PCR Multiplex Alelo-Específico e padronizadas as plataformas TaqMan® OpenArray® e Iplex Gold/Maldi TOF, os quais se mostraram reprodutivos, eficientes e eficazes. A análise molecular das mutações da LHON e do OPA1 foi importante para a confirmação do diagnóstico de 35% dos casos clínicos típicos de LHON e para a elucidação 35% casos de neuropatia óptica de etiologia a esclarecer / Abstract: The Leber Hereditary Optic Neuropathy (LHON) and Autosomal Dominant Optic Atrophy (ADOA) are diseases characterized by loss of vision in both eyes due a degeneration of the optic nerve. Both diseases also exhibit reduced visual acuity, dyschromatopsia, optic nerve and central scotoma or centrocecal. The LHON is caused by mutations in mitochondrial DNA (mtDNA), where three of these mutations account for 95% of cases (major primary mutations G11778A, T14484C and G3460A) and subsequent mutations account for only 5% of the total (rare mutations). The ADOA is caused by mutations (more than 300) in the nuclear gene OPA1. Although the precise molecular mechanisms involved in the development of the two diseases are not well understood, it was shown that LHON and ADOA have a common defect coupling of oxidative phosphorylation. In both cases, the hypothesis is that mutations in mtDNA and OPA1 gene affect mitochondrial integrity, resulting in a decrease in the supply of energy to the neurons of the optic nerve. It is possible that in Brazil the presence and frequency of changes related to LHON and ADOA be different from those found in other parts of the world. Therefore, the present study had two main objectives track haplogroups and mutations associated with LHON and detect mutations in the OPA1 gene in Brazilian patients with a diagnosis of LHON and optic neuropathy of unknown etiology. Another objective was to optimize the method of PCR Multiplex allele-specific and standardize platforms high throughput TaqMan® OpenArray® and Iplex Gold/Maldi TOF MS for screening of LHON. 101 patients were evaluated, 67 with a diagnosis of LHON and 34 with optic neuropathy of unknown etiology. LHON mutations were detected by PCR-RFLP and allele-specific multiplex PCR. Rare mutations of LHON and nuclear gene OPA1 (top 10 éxons) were screened by direct sequencing. LHON mutations were found in 36 cases (83.3% with the G11778A mutation and 16.7% with the T14484C mutation). Not the G3460A mutation. Nor rare mutations of LHON and ADOA or related mutations were found. Haplogroups of African origin (L1/L2 and L3) were more frequent in the study. The method of allele-specific multiplex PCR was optimized and standardized the TaqMan® OpenArray® and iPLEX Gold/Maldi TOF platforms which are shown reproductive, efficient and effective. Molecular analysis of mutations of LHON and ADOA was important to confirm the diagnosis of 35% of the typical clinical cases of LHON and to elucidate 35% cases of optic neuropathy of unknown etiology. Besides being useful also in the prognosis of each patient, for the phenotypic expression of the LHON and ADOA may vary with different genetic background in our population of individuals / Doutorado / Genetica Animal e Evolução / Doutor em Genetica e Biologia Molecular

Orientador: Edi Lucia Sartorato / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciências Médicas / Made available in DSpace on 2018-08-23T07:24:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 AmaralFernandes_MarcelaScabello_D.pdf: 2548021 bytes, checksum: 4a1e103fa460381f99df5a845fdfec67 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: A neuropatia óptica hereditária de Leber (LHON) é uma doença mitocondrial, com herança materna, caracterizada pela perda (sub) aguda, indolor e bilateral da visão, escotoma central ou cecocentral e discromatopsia, devido à degeneração do nervo óptico por apoptose das células parvo ganglionares da retina. As três mutações primárias G11778A, T14484C e G3460A são responsáveis por 90 a 95% dos casos da LHON e acometem subunidades dos genes MT-ND4, MT-ND6 e MT-ND1, respectivamente, que codificam proteínas para o complexo I da cadeia respiratória. Somente 5% dos pacientes possuem uma das demais mutações secundárias. A presença da mutação é fundamental para que LHON ocorra, no entanto, a penetrância incompleta e predileção pelo gênero masculino sugerem que fatores genéticos, epigenéticos e ambientais possam modular a expressão fenotípica da doença. O objetivo deste estudo foi analisar clínica e molecularmente para LHON 63 pacientes com neuropatia óptica, sendo 25 com quadro clínico típico de Leber (grupo I) e 38 com neuropatia óptica de etiologia a esclarecer (grupo II), assim como verificar a relação entre os agentes tóxicos tabaco e álcool e uma possível suscetibilidade genética entre os pacientes que faziam uso abusivo destes agentes. Estes pacientes foram submetidos à avaliação oftalmológica completa no ambulatório de neuroftalmologia do HC-UNICAMP e tiveram suas amostras de sangue coletadas e analisadas no CBMEG. A pesquisa das três mutações primárias foi realizada pelas técnicas de restrição enzimática e sequenciamento direto, e confirmada pelo PCR-multiplex e Plataforma Sequenom. Os pacientes que não apresentaram uma das mutações primárias foram rastreados pelo sequenciamento direto e pela Plataforma Sequenom, para oito principais mutações secundárias: G3733A e C4171A (MT-ND1), T10663C (MT-ND4L) e G14459A, C14482G, C14482A, A14495G e C14568T (MT-ND6). Os haplogrupos dos pacientes mutantes foram pesquisados pela Plataforma Sequenom. Dos 63 pacientes com neuropatia óptica foram encontrados 18 pacientes mutantes, sendo 14 do grupo I (11 com G11778A e 3 com T14484C) e 4 do grupo II (3 com G11778A e 1 com T14484C). Os haplogrupos encontrados nestes pacientes mutantes foram: C, D, M, U, e, principalmente L1/L2 e L3, que mostra a presença de ancestral comum de origem asiática, européia e, predominantemente, africana. Nenhum dos pacientes apresentou a mutação primária G3460A, assim como não foi encontrada nenhuma das 8 mutações secundárias rastreadas. Na análise estatística das variáveis estudadas houve diferença significativa para recorrência familiar materna, campo visual e presença de mutação, dentre os 63 pacientes com neuropatia óptica, sendo que achados mostraram que o quadro clínico clássico da doença descrito por Leber há mais de um século tem boa confiabilidade. Ao comparar as mesmas variáveis entre os 14 mutantes do grupo I com os 4 mutantes do grupo II, não houve diferença estatisticamente significativa para nenhuma das variáveis, evidenciando que o diagnóstico de LHON é molecular, através do rastreamento das mutações (inicialmente as primárias). Não foi possível estabelecer relação entre o uso abusivo do tabaco e álcool e uma suscetibilidade genética de base, isto é, a mutação da LHON, entre os pacientes com neuropatia óptica de etiologia a esclarecer e com consumo abusivo destes agentes / Abstract: Leber hereditary optic neuropathy (LHON) is maternally inherited mitochondrial disease, characterized by painless, bilateral, (sub) acute loss of vision, central or cecocentral scotoma and dyschromatopsia, due to the degeneration of optic nerve by the apoptosis of the p-retinal ganglion cells. The three primary mutations G11778A, T14484C and G3460A account for 90 to 95% of the cases of LHON and affect subunits of genes MT-ND4, MT-ND6 and MT-ND1, respectively, which encode proteins of the complex I of the respiratory chain. Only 5% of patients have one of the other secondary mutations. The mutation in mtDNA is essential for LHON occurs, however, the incomplete penetrance and the male predominance of the disease suggests that genetic, epigenetic and environmental factors may modulate the phenotypic expression of LHON. The aim of this study was to analyze clinical and molecularly for LHON 63 patients with optic neuropathy, 25 with classical clinical symptoms of Leber (group I) and 38 with optic neuropathy of unknown etiology (group II), as well as to investigate the relationship between toxic agents tobacco and alcohol and a possible genetic susceptibility among patients who were abusing these agents. These patients underwent complete ophthalmologic evaluation in the Neuro-Ophthalmoloy Outpatient HC-UNICAMP, had their blood samples collected and analyzed in CBMEG. The research of the three primary mutations was performed by restriction analysis and direct sequencing and confirmed by multiplex-PCR and Sequenom Platform. Patients who did not have one of the primary mutations were screened by direct sequencing and by Sequenom Platform for 8 major secondary mutations: G3733A and C4171A (MT-ND1), T10663C (MT-ND4L) and G14459A, C14482G, C14482A, A14495G and C14568T (MT -ND6). The haplogroups of mutant patients were screened by Sequenom Platform. Of 63 patients with optic neuropathy 18 patients were found to be mutants, 14 in group I (11 with G11778A and 3 with T14484C) and 4 in group II (3 with G11778A and 1 with T14484C). The haplogroups found in these mutants patients were: C, D, M, U, and especially L1/L2 and L3, which shows the presence of the common ancestor of Asian, European and, predominantly, African. None of the patients had a primary mutation G3460A, and nor it was found any of the eight secondary mutations screened. Statistical analysis of the variables studied showed significant differences for maternal familial recurrence, visual field and the presence of mutation among the 63 patients with optic neuropathy, demonstrating a good reliability to the classical clinical picture of the disease described by Leber over a century ago. When comparing the same variables among 14 mutants of group I with 4 mutants of group II, there was no statistically significant difference for any of the variables, indicating that the diagnosis of LHON is molecular, by tracking the mutations (initially the primaries ones). No relationship between abusive use of tobacco and alcohol and a genetic-based susceptibility, that is, the mutation for LHON could be correlated in patients with optic neuropathy of unknown etiology and history of heavy consumption of these agents / Doutorado / Oftalmologia / Doutora em Ciências Médicas

Em quadros mais avançados da insuficiência cardíaca (IC), além do comprometimento do miocárdio, observa-se uma importante perda de massa muscular esquelética, a qual contribui para o mau prognóstico e orbimortalidade dos pacientes. As espécies reativas de oxigênio (ROS) parecem estar diretamente envolvidas no desenvolvimento e progressão da atrofia muscular em doenças crônico-degenerativas. De fato, já é sabido que a IC está associada ao estresse oxidativo na musculatura esquelética, o qual parece contribuir para o catabolismo proteico culminando em atrofia muscular na síndrome, apesar desta relação de causa e efeito ainda ser pouco investigada. No entanto, as fontes envolvidas na produção exacerbada de ROS na musculatura esquelética em ratos com infarto do miocárdio ainda não foram caracterizadas. Como a NADPH oxidase é um complexo enzimático especializado em produzir ROS, e sabendo que esta família de enzimas pró-oxidantes é ativada for agentes pró-inflamatórios e alguns agonistas de receptores acoplados à proteína G que estão aumentados na IC, na primeira parte do projeto de pesquisa testou-se a hipótese de que as NADPH oxidases estariam hiperativadas nos músculos plantar e sóleo de ratos submetidos ao infarto do miocárdio, contribuindo para um quadro de estresse oxidativo e consequente hiperativação do sistema proteolítico ubiquitina proteassoma (SUP), culminando assim na atrofia deste tecido. Para testar esta hipótese, ratos Wistar foram submetidos à cirurgia de infarto do miocárdio ou Sham e, quatro semanas pós-cirurgias, foram submetidos a oito semanas de tratamento com uma substância inibidora da NADPH oxidase (apocinina) ou placebo. Foram quantificados nos músculos plantar e sóleo: níveis de mRNA de componentes da família Nox da NADPH oxidase presentes no tecido muscular, bem como a atividade desse complexo enzimático; marcadores de estresse oxidativo; atividade de enzimas antioxidantes e concentração total de glutationa; níveis de mRNA de componentes do SUP e atividade do proteassoma; e o trofismo muscular (Subprojeto 1). A segunda parte deste projeto testou a hipótese de que o treinamento físico aeróbico (TFA) previniria a hiperativação das NADPH oxidases na musculatura esquelética de ratos submetidos ao infarto do miocárdio, contribuindo para uma diminuição do quadro de estresse oxidativo e menor ativação do SUP, prevenindo assim a atrofia deste tecido. Para testar esta hipótese, ratos Sham e infartados foram submetidos a oito semanas de TFA ou permaneceram sedentários (Subprojeto 2). As variáveis estudadas foram as mesmas relacionadas ao subprojeto 1. Os resultados do subprojeto 1 demonstraram que o infarto do miocárdio em ratos promove atrofia do músculo plantar desencadeada em parte pela ativação da NADPH oxidase, promovendo uma maior produção de ROS e consequente hiperativação do SUP. Além disso, o infarto do miocárdio promove atrofia do músculo sóleo, a qual também está associada a um aumento dos níveis de ROS e da atividade do proteassoma, porém independente da ativação da NADPH oxidase. Em relação ao subprojeto 2, nossos dados também demonstram que o TFA previne parcialmente a atrofia do músculo plantar de ratos infartados, prevenindo a hiperativação da NADPH oxidase e a hiperativação do SUP induzida pelo infarto do miocárdio. Essa intervenção não farmacológica também previne a atrofia do músculo sóleo dos ratos infartados associada à redução das ROS e à redução da hiperativação do SUP induzida pelo infarto do miocárdio, porém de forma independente da atividade do complexo enzimático NADPH oxidase. Dessa forma, concluímos que a NADPH oxidase está envolvida de maneira músculo-específica com a produção de ROS levando a ativação do SUP e à atrofia muscular associada ao infarto crônico do miocárdio. O TFA é capaz de prevenir a atrofia muscular esquelética induzida pelo infarto do miocárdio associada a redução das ROS em ambos os músculos estudados. No musculo plantar, esta resposta esta relacionada a uma redução na hiperativação do complexo enzimático NADPH oxidase, ressaltando a contribuição desse complexo para a geração de ROS em músculos glicolíticos de ratos infartados. O TFA consiste em importante ferramenta não farmacológica agindo na homeostase redox e proteica no musculo esquelético de ratos infartados / Although heart failure (HF) is a syndrome of cardiac origin, it promotes significant skeletal muscle atrophy in more advanced stages, which contributes to poor prognosis and increased mortality rate. Reactive oxygen species (ROS) seem to be directly involved in the development and progression of muscle atrophy in chronic degenerative diseases. In fact, HF is associated with skeletal muscle oxidative stress, which seems to contribute to protein catabolism and muscle atrophy. However, it is important to highlight that the sources involved in the exacerbated skeletal muscle ROS production in HF have not been characterized yet. NADPH oxidase enzyme complex is an important source of ROS production activated by proinflammatory cytokines and some G-protein-coupled receptors, which are increased in HF. Therefore, in the first part of the thesis, we tested whether NADPH oxidases would be overactivated in plantaris and soleus muscles of rats submitted to myocardial infarction, thus contributing to oxidative stress and consequent ubiquitin proteasome proteolytic system (UPS) hyperactivation, ultimately leading to muscle atrophy. To test this hypothesis, Wistar rats underwent myocardial infarction or Sham surgery and, four weeks post-surgery, rats underwent eight weeks of treatment with an NADPH oxidase inhibitor (apocynin) or placebo. It was quantified in plantaris and soleus muscles: mRNA levels of skeletal muscle-NOX family, as well as NADPH oxidase activity; oxidative stress markers; antioxidant enzymes activity and total glutathione concentration; mRNA levels of UPS components and proteasome activity; and muscle trophicity (Subproject 1). In the second part of the thesis we tested whether aerobic exercise training (AET) would prevent NADPH oxidases overactivity in plantaris and soleus muscles of rats submitted to myocardial infarction, thus decreasing oxidative stress and UPS hyperactivation, preventing skeletal muscle atrophy. To test this hypothesis, Sham and infarcted rats underwent eight weeks of AET or remained sedentary (Subproject 2). The variables studied were the same as in Subproject 1. The results of the subproject 1 demonstrated that myocardial infarction in rats induces plantaris muscle atrophy triggered in part by overactivation of NADPH oxidase promoting increased ROS production paralleled by UPS hyperactivation. Moreover, myocardial infarction induced soleus muscle atrophy, which was also associated with increased ROS levels and proteasome overactivity, but independently of NADPH oxidase activation. Regarding the subproject 2, our data showed that AET partially prevented plantaris muscle atrophy in infarcted rats, preventing myocardial infarction-induced NADPH oxidase hyperactivation and UPS hyperactivation. AET also prevented soleus muscle atrophy in infarcted rats, which was associated with a ROS levels reduction and prevention of myocardial infarction-induced UPS hyperactivation, but independently of NADPH oxidase activity. Collectively, our data give support for the involvement of NADPH oxidase as a source of ROS production leading to UPS activation and skeletal muscle atrophy associated with chronic myocardial infarction, however this occurs in a muscle specific pattern. AET prevents myocardial infarction-induced skeletal muscle atrophy and exacerbated ROS levels in both plantaris and soleus muscles. In plantaris muscle, this response is related to a prevention of NADPH oxidase hyperactivation, highlighting the contribution of this enzyme complex to ROS production in glycolytic muscles of infarcted rats. Finally, AET is an important nonpharmacologic tool acting in skeletal muscle redox and protein homeostasis of infarcted rats

A musculatura esquelética tem um papel fundamental para a manutenção da homeostase do organismo. A perda de massa muscular está relacionada a prejuízos na qualidade de vida de indivíduos saudáveis, além de piorar o prognóstico de pacientes com doenças sistêmicas, como o câncer, o diabetes e a insuficiência cardíaca. Em quadros mais graves de insuficiência cardíaca, a perda excessiva de massa muscular associada a um reduzido consumo de oxigênio de pico, são considerados como preditores independentes de mortalidade. O aumento do estresse oxidativo tem sido apontado como um dos principais desencadeadores do aumento da degradação de proteínas na atrofia muscular. Na presente tese, investigamos a contribuição do estresse oxidativo para a ativação das vias de sinalização NF-kB, FOXO e MAPK na atrofia muscular desencadeada pela insuficiência cardíaca. Para compreender melhor os mecanismos envolvidos na ativação dessas vias pelo estresse oxidativo, utilizamos a linhagem de células musculares C2C12. Observamos que o tratamento com peróxido de hidrogênio (1,2mM, 12h) induziu um aumento do estresse oxidativo, o qual foi capaz de aumentar a atividade do proteassoma, desencadeando a atrofia dos miotúbulos. Verificamos também um aumento da expressão proteica de alguns componentes dessas vias de sinalização, como p-p38 e NF-kB; apontando para uma ativação diferenciada dessas vias pelo estresse oxidativo. Para verificar se essas vias de sinalização relacionadas ao estresse oxidativo estavam também relacionadas à atrofia desencadeada pela insuficiência cardíaca, avaliamos um modelo experimental de ratos com insuficiência cardíaca induzida pelo infartado do miocárdio. Observamos uma redução da área de secção transversa do músculo plantar, acompanhada de um aumento da inflamação sistêmica, de p38 e das atividades de NF-kB e do proteassoma. Como o treinamento físico aeróbico tem se apresentado como uma estratégia terapêutica não farmacológica eficaz na redução do estresse oxidativo e no restabelecimento da atividade do sistema ubiquitina proteassoma, submetemos os ratos infartados ao treinamento físico aeróbico em esteira rolante. O treinamento físico aeróbico preveniu a perda de massa muscular, reduzindo a inflamação sistêmica e as atividades de NF-kB e do proteassoma. Em conjunto, os resultados apontam para o estresse oxidativo como um fator preponderante para o aumento da degradação de proteínas relacionada à atrofia muscular, seja por indução de inflamação (TNF-&#945;) ou por sua ação direta. Além disso, observamos que as vias de sinalização são ativadas de forma diferenciada nos dois modelos, sugerindo que a degradação de proteínas nos miotúbulos está relacionada ao controle de qualidade de proteínas e, nos ratos infartados, às alterações do metabolismo, servindo como fonte de energia. Já o treinamento físico aeróbico comprovou sua eficácia no restabelecimento da atividade do proteassoma, reduzindo a inflamação e a atividade de NF-kB, prevenindo assim, a perda de massa muscular / About 40% of human body mass consists of skeletal muscles, which are involved in all aspects of movement including breathing, eating, posture, walking and reflexes. Skeletal muscle is also important as a source of heat generation and as a regulator of intermediary metabolism. Loss of skeletal muscle mass and function (skeletal muscle atrophy) leads to several functional impairments, affecting health and quality of life. It occurs in several chronic diseases such as cancer, diabetes and heart failure. In heart failure, atrophy is considered an independent predictor of poor prognosis. Oxidative stress has a crucial role in atrophy, activating different signaling pathways capable of stimulating the ubiquitin proteasome system to degrade proteins. In this study, we investigated the oxidative stress contribution to NF-kB, FOXO and MAPK signaling pathway activation in heart failure-induced atrophy. To better understand the mechanisms involved with oxidative stress and signaling pathways activation in atrophy, we have used C2C12 skeletal muscle cells. We observed that, even in high hydrogen peroxide concentrations, oxidative stress increased proteasome activity, phosphorylated p38 and NF-kB protein expression, causing myotubes atrophy. In an experimental heart failure model of infarcted rats, we evaluated plantaris muscle and verified a reduced cross sectional area, accompanied by increased systemic inflammation, p-38 protein expression and increased both NF-kB and proteasome activities. As aerobic exercise training causes a lot of beneficial effects on skeletal muscle structure and function in chronic diseases, we submitted infarcted rats to 8 weeks of aerobic exercise training on a treadmill. Aerobic exercise training prevented atrophy by reducing inflammation and both NF-kB and proteasome activities. Collectively, our data suggest a differentiated activation by oxidative stress in muscle cells and animal models. In the first case, protein degradation was involved with protein quality control; and, in the other, oxidative stress is a second messenger, stimulating protein degradation to provide substrates to metabolism. Aerobic exercise training re-established proteasome activity by reducing inflammation and NF-kB activity, preventing muscle atrophy