Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Bioquímica, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2016-05-24T17:56:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 340544.pdf: 1497161 bytes, checksum: 9c77c37d0ebba2bc564251627f40d803 (MD5) Previous issue date: 2016 / O Manganês (Mn) é um metal essencial extremamente importante para os sistemas biológicos. Contudo, a exposição excessiva ao Mn causa toxidade a diversos órgãos/sistemas, incluindo o sistema nervosos central (SNC). O excesso de Mn pode levar à síndrome conhecida como manganismo, uma condição neuropatológica em que alguns sintomas se assemelham a aqueles encontrados na doença de Parkinson (DP) idiopática. Apesar das similaridades entre ambas as condições, há eventos específicos relacionados à intoxicação por Mn, dentre os quais destaca-se perda neuronal e gliose no globo pálido (GP) e estriado. O objetivo deste estudo foi investigar os possíveis efeitos neurotóxicos da exposição ao MnC12 em um modelo experimental em ratos Wistar de 3 meses de idade, o qual baseou-se na administração de 4 injeções intraperitoneais de uma solução de MnC12 (dose de 25 mg/kg), sendo administrada uma injeção por dia nos dias 1, 3, 5 e 7. Além disso, objetivou-se avaliar a potencial reversibilidade desta toxicidade através da realização de testes comportamentais, bioquímicos e imunohistoquímicos 24 h imediatamente após a última exposição ao MnC12 (dia 8), assim como depois de um período de latência de 30 dias. Vinte e quatro h após a última exposição ao Mn, observou-se uma significativa redução no número de cruzamentos e levantadas no teste do campo aberto e um significativo aumento no número de resvaladas no teste do beam walking nos ratos tratados como MnC12 quando comparados com animais do grupo controle. Não houve diferença significativa entre os grupos nos níveis estriatais de espécies reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBARS), tióis não-proteicos (NPSH), na atividade das enzimas antioxidantes gluationa redutase (GR), glutationa peroxidase (GPx) e superóxido dismutase (SOD), nem na atividade dos complexos I e II da cadeia respiratória mitocondrial. A imunorreatividade para a enzima tirosina hidroxilase (marcadora de neurônios catecolaminérgicos, TH) diminuiu significativamente no estriado dos animais expostos ao Mn 24 h apóis o tratamento, tendo sido normalizado após à latência de 30 dias. Os níveis da proteína ácida fibrilar glial (GFAP) foram significativamente aumentados apenas no globo pálido (GP) dos animais expostos ao Mn somente aos 30 dias após o tratamento. Não houve diferença na imunorreatividade para a enzima glutamato descarboxilase (mercadora de neurônios GABAérgicos, GAD 65). A reversão dos danos motores e da imunomarcação da TH revelam que há um potencial reversibilidade que se segue após o término da exposição ao MnC12. Conclui-se que o desenho experimental deste trabalho se mostrou um bom modelo para se estudar os mecanismos que levam ao manganismo, após uma intoxicação aguda por MnC12. Ainda, a gliose reativa (aumento da reatividade da GFAP) observada no GP aos 30 dias após a exposição sugere a existência de um processo reativo/inflamatório tardio, o qual poderia ser responsável por eventos neurodegenerativos tardios decorrentes da exposição ao Mn.<br> / Abstract : Manganese (Mn) is an essential metal extremely important for biological systems. However, the exposure to excessive Mn causes toxicity to various organ/systems, including the central nervous system (CNS). Importantly, excessive exposure to Mn can lead to the syndrome known as manganism, a neuropathological condition whose symptoms are similar to those found in idiopathic Parkinson's disease (PD). Despite the similarities between both conditions, there are specific events linked only to Mn intoxication such as neuronal loss and gliosis in the globus pallidus (GP) and striatum. The aim of this study was to investigate the potential neurotoxic effects of exposure to MnCl2 in an experimental model with adult (3 months) rats, based on the administration of 4 intraperitoneal injections of MnCl2 (dose of 25 mg/kg), being administered at days 1, 3, 5 e 7. In addition, we aimed to evaluate the potential reversibility of such toxicity by using behavioral, biochemical and immunohistochemical tests 24 hours immediately after the last exposure to MnCl2 (at day 8), as well as after a 30 days latency period . Twenty-four h after the last Mn injection, there was a significant reduction in the number of crossings and rearings in the open field test, as well as a significant increase in footslips in the beam walking test on rats treated with MnCl2 when compared to the control group. There were no significant differences in the striatal levels of thiobarbituric acid-reactive substances (TBARS), nonprotein thiols (NPSH), in the activity of antioxidant enzymes glutathione reductase (GR), glutathione peroxidase (GPx) and superoxide dismutase (SOD), as well as in the activities of complex I and II of the mitochondrial respiratory chain. Tyrosine hydroxilase (a marker of catecholaminergic neurons, TH) immunoreactivity decreased in the striatum of Mn exposed rats at 24 h after treatment, but it returned to control levels after the latency period. The glial fibrillary acidic protein (GFAP) levels increased only in GP at 30 days after Mn exposure. There was no difference in the immunoreactivity for glutamate decarboxylase (a marker of GABAergic neurons, GAD 65). The absence of the motor impairment and changes in TH immunostaining at 30 days after Mn exposure revealed the reversibility of symptoms triggered by MnCl2 exposure. We conclude that the experimental design of this study represents a useful strategy to study the mechanisms that lead to manganism, especially after an acute exposure to MnCl2. Moreover, the observed reactive gliosis (increased GFAP reactivity) in the GP at 30 days after Mn exposure suggests the occurrence of delayed reactive/inflammatory processes, which could be responsible for neurodegenerative events following Mn exposure.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas. Programa de Pós-Graduação em Bioquímica, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2016-05-24T17:39:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 338971.pdf: 3352887 bytes, checksum: ce3157b765264ba2c34f1e75e377aa64 (MD5) Previous issue date: 2015 / A doença de Parkinson (DP) é uma doença neurodegenerativa de causa multifatorial, cujos sintomas manifestam-se normalmente na fase adulta tardia. Evidências recentes têm apontado para fatores ambientais do período perinatal (incluindo a exposição a pesticidas) e o processo inflamatório (causado por infecções virais ou bacterianas) como causadores de toxicidade direta aos neurônios dopaminérgicos. Ainda, estudos sugerem que exposições à toxicantes durante o período perinatal podem ser responsáveis por uma condição de toxicidade silenciosa com consequências tardias e duradouras no sistema dopaminérgico nigroestriatal, algumas das quais são evidenciadas apenas se este sistema sofrer um novo insulto na fase adulta. Embora tais evidências pareçam ser de grande importância para o entendimento da etiologia da doença de Parkinson idiopática, os mecanismos moleculares relacionados a tais fenômenos são desconhecidos. O objetivo do presente trabalho foi investigar os mecanismos relacionados à neurotoxicidade dopaminérgica tardia decorrente da exposição aos pesticidas paraquat (PQ) e maneb (MB) ou ao processo inflamatório induzido pela administração sistêmica de lipopolissacarídeo (LPS) no sistema nigroestriatal em desenvolvimento relacionando-os com o eventual aumento da susceptibilidade a insultos neurotóxicos decorrentes da exposição aos pesticidas na fase adulta. Além disso, objetivou-se investigar o efeito da exposição aos pesticidas PQ e MB em cultivos de células tronco neurais sobre parâmetros de proliferação e diferenciação celular. Camundongos Swiss machos e fêmeas foram expostos a uma combinação dos pesticidas PQ e MB (PQ + MB) diariamente entre o dia pós-natal (PN) 5 ao 19. A exposição PN ao PQ + MB não causou mortalidade, alterações no peso corporal e nem alterações comportamentais no sistema motor dos animais, indicando ausência de toxicidade evidente. Entretanto, houve redução na atividade dos complexos I e II da cadeia transportadora de elétrons mitocondrial, além de redução nos níveis dos marcadores dopaminérgicos tirosina hidroxilase (TH) e transportador de dopamina (DAT) no estriado. Ainda, houve uma diminuição significativa no número de neurônios TH e DAT positivos na substância negra pars compacta (SNpc), a qual pode estar relacionada ao mecanismo de toxicidade silenciosa. Essas alterações foram evidenciadas apenas nos camundongos machos. Quando esses animais foram reexpostos aos mesmos toxicantes na vida adulta foram observadas alterações motoras, bem como degeneração dos neurônios dopaminérgicos na SNpc, indicando um aumento na susceptibilidade dos animais machos à segunda exposição na vida adulta. Por outro lado, camundongos Swiss machos e fêmeas expostos ao LPS (dia PN 5 e 10) apresentaram comprometimento motor significativo e aumento nos níveis de interleucinas inflamatórias no estriado. Quando esses animais foram expostos aos pesticidas na vida adulta, apenas os camundongos machos apresentaram alterações comportamentais que podem indicar um possível aumento na susceptibilidade dos animais. Por fim, foi avaliado o efeito da exposição ao PQ e MB em cultivos primários de células tronco neurais de ratos. A exposição aos pesticidas, especialmente o PQ ou a associação PQ + MB induziu uma redução na proliferação celular e um aumento na geração de espécies reativas. A redução na proliferação celular foi relacionada a alterações na expressão gênica de proteínas importantes na regulação do ciclo celular. Os dados indicam que exposições a toxicantes ambientais e o processo inflamatório durante períodos críticos do desenvolvimento cerebral podem levar a uma progressiva neurotoxicidade na vida adulta.<br> / Abstract : Parkinson's disease (PD) is a multifactorial neurodegenerative disorder with late-life onset. It has been hypothesized that PD could arise from events that occur early in development that have long-term but delayed adverse consequences for the nigrostriatal dopamine system, which may become evident only if the system undergoes further adult-related insult. Possible developmental events could include exposures to environmental neurotoxicants (including pesticides) and inflammatory process (induced by bacterial or viral infections). A "silent toxic" status has been hypothesized to be responsible for the enhanced adult susceptibility to environmental factors known to be involved in the induction of neurodegenerative disorders. However, the molecular mechanisms related with this phenomenon are unknown. Therefore, the objective of the present study was to investigate the mechanisms of late dopaminergic toxicity induced by exposures to the pesticides paraquat (PQ) and maneb (MB), as well as the inflammatory process induced by systemic lipopolysaccharide (LPS) administration on the nigrostriatal dopaminergic system during the early-postnatal development. In addition, we aimed to evaluate whether pesticides or LPS exposure during critical periods of development could enhance the vulnerability of the dopaminergic system to the toxicity elicited by subsequent re-exposure to the pesticide in adult life. Moreover, we aimed to investigate the effects of PQ and MB exposure in primary embryonic neural stem cells (NSC) on parameters related to cell proliferation and differentiation. Male and female Swiss mice were treated daily with a combination of PQ and MB (PQ + MB) from post-natal (PN) day 5 to 19. Pesticide exposure did not induce mortally; neither modify body weight nor mice motor function. However, PQ + MB exposure decreased the activity of mitochondrial complex I and II and reduced the levels of tyrosine hydroxylase (TH) and dopamine transporter (DAT) in striatum. In addition, postnatal PQ+MB exposure decreased the number of TH and DAT positive neurons in the substantia nigra pars compacta (SNpc), which was related to the silent toxicity mechanism. These alterations were observed just in male mice. The findings indicate that the exposure to PQ + MB during PN period was able to produce permanent and progressive lesions of the nigrostriatal dopaminergic system and enhanced adult susceptibility of male mice to this pesticide. On the other hand, male and female mice exposed to LPS (at PN days 5 and 10) showed a significant motor deficits and an increase in striatal inflammatory interleukin levels. Male mice exposed developmentally to LPS and re-challenged as adults to PQ + MB showed alterations in motor function, indicating a possible increase in the adult susceptibility of male mice to the pesticides. The effect of PQ and MB exposure was also investigated in NSC. Pesticides exposure, especially to PQ or PQ+MB reduced cell proliferation and induced an increase in reactive species generation. The decrease in cell proliferation was elated to alterations in gene expression of important proteins modulating the cell cycle regulation. Taken together, these findings indicate that exposure to environmental toxicants and the inflammatory process during brain development might lead to a progressive neurotoxicity late in life.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Bioquímica, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2016-05-24T17:52:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 334243.pdf: 5585985 bytes, checksum: 4f3d8bd503e7a8f2e8284a04905635ec (MD5) Previous issue date: 2015 / Proteínas tirosina fosfatases (PTP) têm um importante papel na transdução de sinal e no controle de diversas funções celulares. Bactérias patogênicas como as do gênero Yersinia e do complexo Mycobacterium tuberculosis (Mtb), utilizam suas PTP para subverter as células de defesa do hospedeiro. As bactérias patogênicas do gênero Yersinia possuem em comum a produção de uma PTP chamada YopH que modula a resposta inflamatória do hospedeiro à bactéria através de processos que envolvem a inibição da fagocitose, quebra de adesões focais e subversão da função dos linfócitos B e T prevenindo a resposta imune adaptativa. As doenças humanas causadas pelas espécies patogênicas de Yersinia variam desde síndromes gastrointestinais à peste bubônica, sendo esta última uma doença grave que ainda não foi erradicada e é associada a milhares de mortes no passado. O Mtb causa a tuberculose, doença que afeta principalmente o trato respiratório. Segundo dados da Organização Mundial da Saúde, a tuberculose foi responsável por 1,5 milhões de mortes somente no ano de 2013. Durantes a invasão das células de defesa, o Mtb produz duas PTP, a PtpA e a PtpB. Estas fosfatases, assim como a YopH, tem por função burlar o mecanismo de defesa do hospedeiro. A PtpA é responsável por modular a apoptose celular e impedir a acidificação do fagossomo e a fusão deste com o lisossomo. Já a PtpB, impede a produção de IL-6 e previne a morte do macrófago pela ativação da via de sinalização de Akt e bloqueio da atividade da caspase-3. A busca de inibidores da YopH de Yersinia spp. e das fosfatases do Mtb é de grande interesse para a produção de possíveis fármacos que poderiam ser utilizados no tratamento das doenças provocadas por estas bactérias. No presente trabalho, uma biblioteca de 398 compostos foi triada com o objetivo de identificar novos inibidores da YopH. Dentre os inibidores encontrados, 22 apresentaram valores de IC50 inferiores a 10 µM, sendo que 3 estão na faixa de nanomolar (o que os coloca entre os melhores inibidores descritos para esta fosfatase até o momento). Foram encontrados tanto inibidores competitivos (12 compostos) como não competitivos (6 compostos) da YopH e cinco compostos (delfinidina, AAA e os três complexos de vanádio) apresentaram valores de Ki na faixa de nanomolar. Avaliou-se também a citotoxicidade em células THP-1 e HepG2 além da atividade antitubercular de seis inibidores das fosfatases de Mtb (PtpA e PtpB) previamente relatados por nosso laboratório em 2012. Identificou-se dois compostos que não são citotóxicos (compostos 43 e 95) e dois compostos que apresentaram atividade em ensaios de infecção intracelular (compostos 95 e 96). De acordo com todos os resultados obtidos no presente trabalho, identificamos novas chalconas como eficientes inibidores da YopH além de 3 complexos de vanádio com uma marcante inibição em escala nanomolar. Quanto aos inibidores da PtpA e PtpB, o composto 95 mostrou-se não citotóxico e com atividade nos ensaios de infecção intracelular. Este composto poderia ser utilizado como molde na busca de outros compostos mais ativos ajudando assim no desenvolvimento de novas terapias contra o Mycobacterium tuberculosis.<br> / Abstract : Protein tyrosine phosphatases (PTP) have an important role in signal transduction and in the control of many cell functions. Pathogenic bacteria from Yersinia genus and Mycobacterium tuberculosis (Mtb) complex, utilize their PTP to subvert host?s defense cells. Pathogenic bacteria from Yersinia genus have in common the production of a PTP named YopH, this enzyme modules the host inflammatory response against the bacteria through processes that evolves the phagocytosis inhibition, focal adhesion disruption and impairing the function of B and T lymphocytes preventing the adaptive immune response. Diseases caused by pathogenic species of Yersinia range from gastrointestinal syndromes to bubonic plague. Bubonic plague is a not eradicated disease that is associated with thousands of deaths in the past. Mtb causes tuberculosis, a disease that affects mainly the respiratory tract. According to World Health Organization data, only in 2013 tuberculosis caused 1.5 million deaths. During the defense cell invasion, Mtb produces two PTP, PtpA and PtpB. These phosphatases act like YopH, they help the bacteria to evade the host defense mechanism. PtpA modulates the cellular aptotosis and it also impairs the phagosome acidification and its fusion with lysosome. PtpB prevents the production of IL-6 and macrophage death by activation Akt signaling pathway and by blocking caspase 3 activity. The search for inhibitors of YopH from Yersinia and Mtb phosphatases is of great interest for the production of drugs that could be used in the treatment of the diseases caused by these bacteria. In this work, an in-house library of 398 compounds was screened with the objective to search new YopH inhibitors. Out of the inhibitors found, 22 presented IC50 values below 10 µM, three of those in nanomolar range (this characteristic put these three compounds between the best described inhibitors for this phosphatase). We found competitive inhibitors (12 compounds) and non-competitive inhibitors (6 compounds) for YopH and five compounds (Delphinidin, AAA and three vanadium complexes) presented Ki values in nanomolar range. Cytotoxicity assays were made with two human cell lines THP-1 and HepG2 we also assayed the antitubercular activity of six inhibitors of Mtb PTP. The inhibitory activity against PtpA and PtpB of these six compounds was previously described in 2012 by our lab. The cytotoxicity and antitubercular assays resulted in two non-cytotoxic compounds (compound 43 and 95) and two compounds that are activity in intracell infection assays (compounds 95 and 96). In this present work we show new chalcones as eficient inhibitors of YopH, we also identified 3 vanadium complex with remarkable inhibition in nanomolar scale. According to the results obtained to PtpA and PtpB inhibitors, we identified the compound 95 which is no cytotoxic and has activity in intracell assays. This compoud could be used for the design of new compound with improved activity helping in the development of new therapies against Mycobacterium tuberculosis.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Bioquímica, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2016-05-24T17:28:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 338972.pdf: 1198700 bytes, checksum: 838c991ee63d8162b49a080f760c7c8f (MD5) Previous issue date: 2015 / A diabetes melito (DM) é um grupo de doenças crônico-degenerativas caracterizada por distúrbios no metabolismo de carboidratos, proteínas e lipídios resultantes da deficiência na ação e/ou secreção da insulina. A DM vem se tornando um sério e crescente problema de saúde pública nos países desenvolvidos e em desenvolvimento, em razão do aumento de sua prevalência, morbidade e mortalidade. Neste cenário, a pesquisa de novas moléculas com potencial terapêutico para o tratamento da doença é de extrema importância. A modificação molecular tem por objetivo preparar novas moléculas relacionadas quimicamente, de forma a melhorar a atividade farmacológica e minimizar os efeitos adversos de fármacos. Sendo assim, o presente trabalho teve como objetivo caracterizar o efeito e o mecanismo de ação dos compostos 4-[2-(2-fenil-4-oxo-1,3-tiazolidin-3-il)etil]benzeno-1-sulfonamida (FTEBS) e 4-{2-[2-(3,4-diclorofenil)-4-oxo-1,3-tiazolidin-3-il]etil} benzeno-1-sulfonamida (DTEBS) sintetizados pela hibridização da porção estrutural da glibenclamida à porção funcional da pioglitazona associados a diferentes radicais. Tanto FTEBS, quanto DTEBS reduziram significativamente a glicemia de ratos hiperglicêmicos. Além disso, os dois compostos aumentaram significativamente a insulina sérica, bem como a insulina estática em ilhotas isoladas. Adicionalmente, se observou um aumento no conteúdo de glicogênio no músculo sóleo e fígado após o tratamento com FTEBS. Ainda, FTEBS estimulou a captação de glicose em músculo sóleo através de uma via de sinalização semelhante à da insulina, principalmente, estimulando a translocação e síntese proteica do GLUT4. FTEBS se mostrou eficaz no aumento da sensibilidade à insulina em ratos resistentes, além de melhorar o perfil lipídico através da diminuição de triglicerídeos, VLDL e aumentando HDL plasmáticos por efeito per se do composto, e aumentando HDL-coleterol em ratos resistentes. DTEBS estimulou a captação de cálcio em ilhotas pancreáticas isoladas, atuando como um potencial agente secretagogo de insulina. Os dois compostos preveniram a glicação de proteínas in vitro. No entanto, não houve alteração da atividade de enzimas digestivas (dissacaridases) na presença dos compostos (FTEBS e DTEBS).Além disso, FTEBS e DTEBS não alteraram a atividade da LDH. Desta forma, apoiado nos resultados obtidos neste trabalho, é sugerido que os compostos sintéticos FTEBS e DTEBS, aqui estudados, regulem a homeostasia da glicose. Os mecanismos pelo qual FTEBS atua sobre a homeostase glicêmica envolvem a melhora da resistência a insulina através da estimulação da captação de glicose em tecidos periféricos, aumento de secreção de insulina pelas células à pancreática, além de inibição da glicação de proteínas. O mecanismo pelo qual DTEBS atua parece envolver o estímulo da secreção de insulina e inibição da glicação de proteínas. Tanto o FTEBS como o DTEBS têm efeitos semelhantes aos respectivos protótipos, porém em menor dose, o que pode por sua vez melhorar a eficácia terapêutica e diminuir efeitos adversos em longo prazo.<br> / Abstract : The diabetes mellitus (DM) is a group of chronic degenerative diseases characterized by disorders in the metabolism of carbohydrates, proteins and lipids resulting from deficient action and / or secretion of insulin. The DM has become a serious and growing public health problem in developed and developing countries, due to the increase of its prevalence, morbidity and mortality. In this scenario, the search for new molecules with therapeutic potential for the treatment of the disease is of utmost importance. The molecular modification is aimed to prepare new molecules chemically related, to improve the pharmacological activity and minimize the side effects of drugs. Therefore, this study aimed to characterize the effect and mechanism of action of the compounds 4- [2- (4-oxo-2-phenyl-1,3-thiazolidin-3-yl) ethyl] benzene-1-sulfonamide (FTEBS) and 4- {2- [2- (3,4-dichlorophenyl) -4-oxo-1,3-thiazolidin-3-yl] ethyl} benzene-1-sulfonamide (DTEBS) synthesized by the hybridization of the structural portion glibenclamide to functional portion associated with pioglitazone different radicals. Also FTEBS per se increased HDL and HDL-colestherol in the plasma of resistant rats. DTEBS stimulated calcium uptake in isolated pancreatic islets, acting as a potential insulin secretagogue agent. The two compounds prevented glycation of proteins in vitro. However, in the presence of FTEBS and DTEBS there was no change in the activity of digestive enzymes (disaccharidases). In addition, these coumponds did not alter the LDH activity. Therefore, according to the results obtained in this study, it is suggested that synthetic compounds FTEBS and DTEBS, studied here, regulate glucose homeostasis. The mechanisms by which FTEBS acts on glucose homeostasis involving the increase of pancreatic insulin secretion from à -cells improves insulin resistance by stimulating glucose uptake into peripheral tissues, and inhibits protein glycation. The mechanism by which DTEBS acts appear to be involved in the stimulation of insulin secretion and inhibition of protein glycation. Both FTEBS and DTEBS have similar effects to the respective prototypes, but at a lower dose, which in turn can improvetherapeutic efficacy and decrease adverse effects in the long term.