Durante o desenvolvimento do sistema nervoso, as células têm a tarefa de proliferar, migrar, diferenciar, morrer ou amadurecer de modo altamente preciso para formar estruturas complexas. Tal precisão é alcançada em decorrência da interação perfeita entre as células que se comunicam por meio de mensageiros químicos no ambiente extracelular. Nesse contexto, nosso grupo tem reportado o envolvimento da bradicinina (BK) em processos do desenvolvimento neural. Recentemente, observou-se que a BK desempenha um papel importante na determinação do destino neural, favorecendo a neurogênese em detrimento da gliogênese em diversos modelos de diferenciação, além de potencializar a migração celular observada no modelo de neuroesferas de rato (Trujillo et al, 2012). Essas descobertas motivaram, como objetivo geral dessa tese, a investigação dos mecanismos subjacentes à BK que determinam seus efeitos. Dessa forma, o principal modelo de diferenciação utilizado foi as células precursoras neurais (CPNs) isoladas do telencéfalo de embriões de camundongos. Estas células proliferam na presença dos fatores de crescimento (GFs) EGF + FGF2, mantendo-se multipotentes e formando as neuroesferas, ao passo que migram e diferenciam em neurônios e glias pela remoção desses GFs, com boa proximidade aos eventos do desenvolvimento do cortex in vivo. Como resultados do presente trabalho, observou-se, inicialmente, que a BK também influencia efetivamente na diferenciação neural no modelo de CPNs murinas. Ao término da diferenciação, observou-se que esta cinina favoreceu a migração e promoveu o enriquecimento neuronal, evidenciado pelo aumento da expressão das proteínas β3-Tubulina e MAP2. Constatou-se também, que se observa uma baixa taxa de proliferação ao término da diferenciação na presença de BK (Trujillo et al, 2012), em consequência da grande proporção de neurônios em cultura estimulada por esta cinina. Esta relação causal foi evidenciada pelo ensaio de incorporação de EdU e concomitante imuno-detecção dos marcadores β3-Tubulina, GFAP e Nestina. Fatores que promovem a neurogênese podem promovê-la suprimindo a proliferação celular em CPNs indiferenciadas, mais especificamente, alongando a fase G1 do ciclo celular que resulta na divisão de diferenciação. Assim, investigou-se também se a BK influencia nesse processo. Análises por citometria de fluxo demonstraram que esta cinina suprimiu a proliferação estimulada pelos GFs, levando ao acúmulo de células na fase G1 do ciclo celular. Esse acúmulo não provém do bloqueio do ciclo, uma vez que se observam grandes proporções de células nas fases subsequentes à G1, indicando que essa fase foi apenas prolongada pela BK e, assim, corroboraria no favorecimento da neurogênese. Outra face dos mecanismos adjacentes à BK para seus efeitos na diferenciação neural se refere às vias de sinalização disparadas por esta cinina. Observou-se que a BK induz a produção de AMPc por intermédio de proteínas G sensíveis à toxina pertussis (TP) (provavelmente através da subunidade βγ de proteínas Gi) e promove a mobilização de cálcio dos estoques intracelulares, evidenciando o envolvimento da família de proteínas Gq. Esses resultados sugerem que o receptor B2 de cinina acopla-se tanto às proteínas Gi quanto às proteínas Gq em CPNs. A exposição dessas células à BK também ativou as vias da PI3K/Akt e da MAPK p38, mas não influenciou na ativação de STAT3 e JNK. Destaca-se o potencial da rota da MAPK ERK como uma das principais cascatas responsáveis por decodificar sinais de mensageiros externos em respostas celulares. O tratamento com BK em CPNs ativou a ERK por tempo prolongado e estimulou sua translocação para o núcleo. O efeito de BK na glio- e neurogênese de CPNs foi dependente da atividade de ERK, porque o bloqueio farmacológico dessa enzima impediu esse efeito de BK. Por outro lado, o favorecimento da migração induzido por esta cinina foi dependente da atividade da p38, enquanto, o seu efeito antiproliferativo foi condicionado à atividade das suas duas MAPKs, ERK e p38. Além disso, a via da PI3K/Akt ativada por BK não influenciou nos três eventos avaliados. Finalmente, utilizou-se nessa tese uma abordagem reducionista da diferenciação, porém amplamente utilizada por estudos mecanísticos de neurogênese, as células PC12. Assim, observou-se que a BK também ativa a ERK por tempo prolongado e com translocação nuclear, sendo que tal forma de ativação dessa quinase é proposta na literatura como necessária e suficiente para induzir a neurogênese dessas células. Demonstrou-se ainda que o bloqueio apenas da ativação sustentada de ERK, pela inibição das atividades das PKCs clássicas, impede o favorecimento da neurogênese por BK em células PC12. Juntos, esses resultados contribuem para elucidação dos mecanismos de ação da BK na regulação da diferenciação neural, colaborando para melhor entender esse processo e prevendo possíveis aplicações em terapias de reparo neuronal em pacientes com doenças, por exemplo, de Parkinson, Alzheimer, Esclerose Múltipla e lesões isquêmicas. / During CNS development cells perform the task of proliferating, migrating, differentiating, dying or maturing in highly accurate patterns. Such accuracy is reached as a result of the perfect interaction among the cells that constantly communicate with each other through cell-cell contact or through chemical messengers present in the extracellular medium. In this context, our group has reported the involvement of bradykinin (BK) in neural differentiation of stem cell models (Trujillo et al, 2012). Recently, it has been observed that BK plays an important role in determining neural destination, favoring neurogenesis over gliogenesis in several models of differentiation, besides potentializing cell migration observed in the model of rat neurospheres. These discoveries have motivated, as the general objective of this thesis, the investigation of the mechanisms underlying BK-promoted effects on neural differentiation using neural precursor cells (NPCs) isolated from the telencephalon of mice embryos. These cells proliferate in the presence of growth factors (GFs) EGF + FGF2, remaining multipotent and forming neurospheres, while they migrate and differentiate in neurons and glias following removal of these GFs, resembling in simplified conditions events of the development of the cortex in vivo. As results of the present thesis, it was initially observed that BK also effectively influences neural differentiation fate of the mouse NPC model. This kinin favored migration and promoted neuronal enrichment, evidenced by increased expression of β3-Tubulin and MAP2 marker proteins. Moreover, proliferation rates were largely decreased following differentiation in the presence of BK (Trujillo et al, 2012), due to the large proportion of neurons in the culture stimulated by this kinin. This causal relation was evidenced by the EdU incorporation assay and the concomitant immunodetection rates of β3- Tubulin, GFAP and Nestin markers. Factors which promote neurogenesis can promote it by suppressing cell proliferation in undifferentiated NPCs, more specifically, prolonging the G1 phase of the cell cycle that result in the division of differentiation. Thus, it was further investigated whether BK influences this process. Flow cytometry analyses showed that this kinin suppressed the proliferation stimulated by GFs, resulting in the accumulation of cells in the G1 phase of the cell cycle. This accumulation is not caused by a cycle block, since wide proportions of cells are observed in phases subsequent to the G1, indicating that this phase was only prolonged by BK, thus corroborating for favoring neurogenesis. Another aspect of the mechanisms adjacent to BK for its effects on neural differentiation refers to the signaling pathways triggered by this kinin. Here, we show that the kinin B2 receptor couples to both Gi and Gq proteins in NPCs. BK induced the production of intracellular cAMP by activation of G proteins sensitive to pertussis toxin (PT) (probably through βγ subunit of Gi proteins) and promoted the mobilization of calcium from intracellular stocks, demonstrating the involvement of YM-254890-sensitive Gq proteins. Exposure of these cells to BK also activated PI3K/Akt and MAPK p38 pathways, but did not affect the activation of STAT3 and JNK. It is important to note the potential MAPK-ERK route as one of the main cascades responsible for decoding signals from external messengers into cellular responses. NPC treatment with BK activated ERK for prolonged time and stimulated its translocation into the nucleus. The effect of BK on glio- and neurogenesis of NPCs depended plainly on ERK activity, because the pharmacological blockade of this enzyme prevented the BK-exerted effects. On the other hand, the favoring of migration induced by this kinin was dependent on p38 activity, while its antiproliferative effect was conditioned to the activity of both the MAPKs ERK and p38. In addition, the PI3K/Akt pathway activated by BK did not affect any of the three evaluated events. Finally, we used in this thesis a reductionist approach of differentiation based on the use of PC12 cells, which has been widely used for mechanistic studies of neurogenesis. Thus, it was observed that BK also activated ERK for prolonged time and with nuclear translocation, considering that such form of kinase activation is proposed in the literature as necessary and sufficient to induce neurogenesis in these cells. This study also demonstrated that blockade only of the sustained ERK activation, through the inhibition of the activity of classic PKCs, prevents the favoring of neurogenesis by BK in PC12 cells. Together, these results compose novel mechanisms of action of BK on events of neural development in vitro, contributing to the better understanding of this process and foreseeing possible applications in the future for neuronal repair strategies

Contexto: Alguns agentes farmacológicos em estudos de modelos animais demonstraram proteção nas lesões de isquemia e reperfusão do miocárdio. Entre eles, a bradicinina desempenha papel cardioprotetor durante a reperfusão do miocárdio. Os efeitos desta substância no músculo esquelético isquêmico não são conhecidos. Objetivo: Demonstrar os efeitos da bradicinina administrada após 2 horas de isquemia total seguidas de 4 horas de reperfusão em músculo esquelético de ratos com base nos efeitos sobre enzimas musculares (aspartato aminotransferase - AST, lactato desidrogenase - LDH, e creatinino fosfoquinase - CPK), membrana celular, recrutamento de leucócitos e apoptose. Materiais e Métodos: Foram estudados 18 ratos da linhagem Wistar distribuídos em 3 grupos com 06 animais e submetidos a 2 horas de isquemia total pelo método do torniquete do membro pélvico e 4 horas de reperfusão. Durante o período de reperfusão o grupo Controle recebeu solução salina, o grupo Bradicinina recebeu solução de bradicinina na dose de 1mg/Kg e o grupo HOE recebeu solução de icatibant (HOE 140), um antagonista do receptor B2, na dose de 125g/kg. Coletou-se 1,5ml de sangue da veia cava inferior antes do início da isquemia, ao final do período de isquemia e após a reperfusão para dosagem das enzimas AST, LDH e CPK. Colheuse também, após a reperfusão, biópsia do músculo gastrocnêmio (membro pélvico esquerdo) para dosagem tissular de malondialdeído (MDA), mieloperoxidase (MPO) e para avaliação imunohistoquímica da apoptose (TUNEL). Resultados: Houve aumento significativo da AST após a reperfusão apenas no grupo Bradicinina. O valor da LDH no grupo Bradicinina foi maior em relação aos demais antes da isquemia, após a isquemia e após a reperfusão. Observou-se que nos três grupos ocorreu diminuição significativa de LDH após a reperfusão. Ocorreu aumento significativo dos valores da CPK após a reperfusão nos três grupos. Não houve diferença dos valores de CPK entre os grupos antes da isquemia. Os valores de CPK no grupo Bradicinina foram maiores quando comparados aos grupos Controle e HOE após a isquemia e após a reperfusão. O MDA elevou-se significativamente após a reperfusão no grupo Bradicinina em relação aos grupos Controle e HOE. Após a reperfusão, a MPO, elevou-se significativamente no grupo Bradicinina em relação ao grupo Controle. O número de nucleos apoptóticos foi semelhante entre os grupos. Conclusão: A bradicinina (1mg/Kg) aplicada continuamente, intra-arterial, durante 4 horas de reperfusão agrava a lesão de isquemia e reperfusão em musculatura esquelética de ratos submetidos a 2 horas de isquemia total, com base na elevação de enzima muscular (CPK), no aumento de indicador de lesão de membrana celular (MDA) e no maior recrutamento neutrofílico (MPO). / Background: Some studies of pharmacological agents in animal models have demonstrated protection in ischemia and reperfusion of the myocardium. Among them, bradykinin plays a cardioprotective effect during myocardial reperfusion. The effects of Bradykinin on ischemic skeletal muscle are unknown. Objective: To demonstrate the effects of bradykinin administered after 2 hours of total ischemia followed by 4 hours of reperfusion on rat skeletal muscle based on the effects on the muscle enzymes (aspartate aminotransferase - AST, lactate dehydrogenase - LDH and creatinine phosphokinase - CPK), on the cell membrane, on the recruitment of leukocytes and on apoptosis. Materials and Methods: Eighteen Wistar rats were studied and distributed to three groups of 06 animals each and submitted to 2 hours of total ischemia by the tourniquet method of hind limb and to 4 hours of reperfusion. During the reperfusion period the Control group received saline solution, the Bradykinin group received bradykinin solution at the dose of 1mg/Kg and the HOE group received icatibant (HOE 140) solution, a B2 receptor antagonist, at the dose of 125 g/Kg. A blood volume of 1,5 ml was collected from the inferior vena cava before the onset of ischemia, at the end of the period of ischemia and after reperfusion for the measurement of AST, LDH and CPK. A gastrocnemius muscle biopsy (left pelvic limb) was collected at the end of the reperfusion period for the determination of tissue malondialdehyde (MDA), myeloperoxidase (MPO) and immunohistochemical evaluation of apoptosis (TUNEL). Results: There was a significant increase in AST after reperfusion only in Bradykinin group. LDH was higher in the Bradykinin group compared to the others before ischemia, after ischemia and after reperfusion. All three groups showed a significant decrease in LDH after reperfusion. There was a significant increase in CPK values after reperfusion in all three groups. There was no difference in CPK values between groups before ischemia. CPK values were higher in the Bradykinin group when compared to the Control and HOE groups after ischemia and after reperfusion. MDA increased significantly after reperfusion in the Bradykinin group compared to the Control and HOE groups. After reperfusion, MPO increased significantly in the Bradykinin group compared to the control group. The number of apoptotic nuclei was similar in all groups. Conclusion: Bradykinin (1mg/Kg) continuously applied intra-arterially for 4 hours of reperfusion aggravates ischemia and reperfusion in skeletal muscle of rats submitted to 2 hours of total ischemia, based on the elevation of muscle enzyme (CPK), on the increase in the indicator of cell membrane damage (MDA) and on the greater neutrophil recruitment (MPO).

A ausência (9) e não a presença (+9) de um segmento de nove pares de base do gene codificador do receptor B2 de bradicinina (BDKRB2), está associada com a maior transcrição do gene, com fenótipos cardiovasculares e performance física. Entretanto, os efeitos dessas variantes na reatividade vascular são desconhecidos. Hipotetizamos que, 1) a vasodilatação reflexa em resposta ao exercício de handgrip poderia estar aumenta em sujeitos portadores do genótipo -9/-9, 2) O treinamento físico potencializaria essa resposta, e 3) a atividade da enzima conversora de angiotensina-I (ECA) estaria diminuída. Foram133 homens genotipados para o BDKRB2 (-9/-9 n=30; - 9/+9 n=68; +9/+9 n=35). Freqüência cardíaca (FC, ECG) pressão arterial média (PAM, cuff automático oscilométrico), e fluxo sanguíneo no antebraço (FSA, pletismografia) foram avaliados 3 minutos no repouso e 3 minutos durante o exercício de handgrip (30%CVM). A capacidade funcional foi mensurada por teste cardiopulmonar. E a atividade da enzima conversora de angiotensina I (ECA), foi analisada em soro. As avaliações foram realizadas antes e depois do treinamento físico aeróbio (18 semanas, 90 minutos, 3vezes semanais).No pré-treinamento físico o FSA e a condutância vascular no antebraço (CVA) em resposta ao exercício foram similares entre os genótipos -9/-9, -9/+9 e +9/+9 (FSA: 630±26; 626±22; 585±22 ASC, P=0.71; CVA: 584±21; 592±27; 559±16 UAC, P=0.79, respectivamente). No pós-treinamento físico somente 58 indivíduos mostraram ganho acima ou igual a 10% no VO2pico e, portanto, foram incluídos no estudo. O aumento no FSA e CVA do genótipo -9/-9 foi significantemente maior do que nos genótipos -9/+9 e +9/+9 (FSA: 514±65 vs. 635±44; 672 ±56 vs. 632 ±37; 569±41 vs. 549±45 ASC, P=0.05, respectivamente) (CVA: 512±63 vs. 639±56; 657±101 vs. 622 ±45; 578±49 vs. 549±62 ASC, P=0.05, respectivamente). Ademais a atividade da enzima conversora de angiotensina-I, demonstrou uma redução de 23% em sua atividade no genótipo -9/-9 em comparação aos genótipos -9/+9 e +9/+9 (p<0.008), respectivamente. Finalmente fomos capazes de confirmar em cultura de células musculares lisas vasculares, que o genótipo -9/-9 está associado com aumentos na atividade transcricional do gene BDKRB2 (p=0.03). Esses resultados sugerem que o polimorfismo -9/+9 do gene do receptor B2 de bradicinina, influencia a vasodilatação muscular reflexa durante o exercício em indivíduos treinados. Além disso, a vasodilatação poderia estar aumenta no genótipo - 9/-9, pela menor atividade da enzima conversora de angiotensina-I, e maior biodisponibilidade do substrato bradicinina. / Absence (-9), rather than the presence (+9), of a 9 base pair repeat in the bradykinin type 2 receptor gene (BDKRB2) was associated with higher gene transcriptional activity, cardiovascular phenotypes and physical performance. However, their effects on vascular reactivity are unknown. We hypothesized that vasodilatation response to physical training is modulated by BDKRB2 genotype. hundred and thirty-three healthy volunters were genotyped for the +9/-9 BDKRB2 polymorphism. Heart rate (HR), mean blood pressure (MBP), and forearm blood flow (FBF) were evaluated at baseline. Functional capacity was measured by cardiopulmonary exercise testing. Angiotensin-I converting enzyme (ACE) activity was measured. Aerobic training was performed for 18 weeks, following a standardized protocol. All baseline variables were re-assessed following completion of the training period. Baseline HR, MBP, and forearm vascular conductance (FVC) were not different among -9/+9 genotypes. During handgrip exercise, FBF and FVC increased significantly and similarly among -9/-9, -9/-9 and +9/+9 genotypes. Resting HR, MBP, FBF, and FVC change following, aerobic training completion was not different between genotypes. However, FBF and FVC response to aerobic training were higher in -9/-9 carriers (p=0.05, and p=0.05, respectively). In addition, ACE activity decrease following aerobic training was higher in the -9/-9 group (p <0.008). Finally, we were able to confirm, in primary culture of human vascular smooth muscle cells, that the -9/-9 genotype was associated with increased transcriptional activity of the BDKRB2 gene (p=0.03).These results suggest that reflex muscle vasodilatation response to physical training is modulated by, the +9/-9 bradykinin B2 receptor gene polymorphism in healthy individuals.

A Síndrome de Marfan (SMF) é uma doença de caráter autossômico dominante que acomete o tecido conjuntivo. As principais manifestações clínicas afetam o sistema cardiovascular, ótico e ósseo. A SMF é causada por mutações no gene FBN1, que codifica a proteína extracelular fibrilina-1, componente principal das microfibrilas, que formam as fibras elásticas. Estudos mostraram que mutações no gene da fibrilina-1 levam a um aumento indiscriminado do TGF-&Beta; ativo na matriz, que resulta nos principais fenótipos da doença. O Sistema Renina Angiotensina (RAS) tem como produto principal a Angiotensina II (Ang-II), envolvida na regulação da massa óssea e da atividade do TGF-&Beta;. Estratégias terapêuticas para a SMF utilizando fármacos que agem no RAS têm sido alvos de estudos em modelos animais. Em camundongos, Ramipril, inibidor da ACE (Angiotensin-converting enzyme inhibitor, ACEi), aumenta a transcrição do gene Fbn1 em 35% e melhora a cifose, característica do fenótipo ósseo no modelo animal mg&Delta;loxPneo. O mecanismo de ação do Ramipril no sistema ósseo ainda não está totalmente elucidado, sendo que pode agir por diminuição na produção de Ang-II e consequente diminuição nos níveis de TGF-&Beta;, ou pela inibição de degradação da bradicinina (BK) pela Ang-II. A bradicinina ativa diretamente seu receptor B2R, que induz ações fisiológicas opostas às da Ang-II. O objetivo deste trabalho foi avaliar e compreender os mecanismos gerais da patogênese óssea do modelo murino mg&Delta;loxPneo para a SMF. Para tanto, foi analisado o fenótipo ósseo dos animais mg&Delta;loxPneo e selvagens controle e tratados com Ramipril. Foi verificado que, além da cifose, os animais mutantes apresentaram pior estrutura óssea. O tratamento melhorou a cifose, porém não alterou a qualidade óssea dos animais mutantes. Portanto, o efeito benéfico do Ramipril na cifose dos animais mg&Delta;loxPneo não se deve a uma melhora da estrutura óssea, e pode estar relacionado à integridade do ligamento que sustenta a coluna vertebral. Com o intuito de testar a hipótese de que a sinalização pelo receptor B2R da BK possa estar envolvida no desenvolvimento do fenótipo ósseo dos animais mg&Delta;loxPneo, foram gerados animais mg&Delta;loxPneo e knockout para o receptor B2R. Os resultados mostram que o receptor B2R não interfere no desenvolvimento da cifose, sendo apenas o genótipo para Fbn1 o fator determinante para a manifestação desse fenótipo. Foi realizada a análise de RNA-seq para verificar genes e vias diferencialmente expressas que possam explicar o mecanismo de desenvolvimento do fenótipo ósseo dos animais mg&Delta;loxPneo. Foram encontradas vias como da adesão focal, interação receptor-meio extracelular (MEC), junção ocludente, reparação por excisão de nucleotídeo e de reparação missmatch, que podem explicar alterações no metabolismo de células ósseas. Além disso, foram encontradas diferenças de expressão de genes relacionados ao metabolismo muscular esquelético, o que está de acordo com a hipótese de regulação parácrina entre o tecido muscular e ósseo, levando a uma pior estrutura óssea / Marfan syndrome (MFS) is an autosomal dominant disease that affects the connective tissue. The main clinical manifestations affect the cardiovascular, optical and bone systems. MFS is caused by mutations in the FBN1 gene, that encodes the extracellular protein fibrillin-1, a major component of microfibrils, which form elastic fibers. Studies have shown that mutations in the fibrillin-1 gene lead to an indiscriminate increase in active TGF-&Beta; in the matrix, which results in the major phenotypes of the disease. The Renin Angiotensin System (RAS) has as its main product Angiotensin II (Ang-II), involved in bone mass regulation and TGF-&Beta; activity. Therapeutic strategies using drugs targeting the RAS have been studied in animal models. Ramipril, an ACE inhibitor (Angiotensin-converting enzyme inhibitor, ACEi), increase Fbn1 gene expression in 35% and improve kyphosis index in the mg&Delta;loxPneo mouse model for SMF. Its mechanism of action in bone tissue is not completely elucidated, and it may act by decreasing Ang-II production and consequent reduction in TGF-&Beta; levels, or by inhibiting degradation of bradykinin (BK) by Ang II. BK directly activates its B2R receptor, which induces opposite physiological actions to Ang-II. This study aims to evaluate and understand the general mechanisms of bone pathogenesis in the mg&Delta;loxPneo mouse model. We analyzed the bone phenotype of mg&Delta;loxPneo and wildtype animals treated, or not, with Ramipril by measuring the kyphosis index (KI), micro computed tomography (&mu;CT) and Real-time PCR (RT-PCR). We found that mutant animals showed a greater degree of kyphosis and an altered bone structure. Ramipril improved kyphosis but did not alter bone quality of mutant animals, while in wild type animals Ramipril decreased bone structure without altering KI. Therefore, the beneficial effect of Ramipril on mg&Delta;loxPneo animals\' kyphosis is not due to an improvement in bone structure. In order to test the hypothesis where signaling through BK B2R receptor may be involved in the development of bone phenotype of mg&Delta;loxPneo animals, a mouse model with the mg&Delta;loxPneo mutation and knockout for B2R receptor was generated. The analysis of these animals show that the B2R receptor does not interfere with the development of kyphosis, with Fbn1 genotype as sole determinant for this phenotype manifestation. RNA-seq analysis was performed to verify differential expression of genes and altered cellular pathways, which could reveal mechanisms of bone phenotype development in mg&Delta;loxPneo animals. Altered pathways found included focal adhesion, receptor- extracellular matrix (ECM) interaction, tight junction, nucleotide excision repair and missmatch repair, which may explain changes in bone cells metabolism. In addition, there were differences in gene expression related to skeletal muscle metabolism, which is in agreement with the paracrine regulation of bone and muscle tissue, leading to worst bone structure

Óxido nítrico (NO) obtido a partir de fonts exógenas estimula a via de sinalização Ras/MAP cinases ERK1/2 em células endoteliais de coelho (RAEC). A ativação desta via também envolve a transativação do receptor de EGF (EGFR) mediada por ERK1/2 (Oliveira, 2003). Agora, nós avaliamos os efeitos de NO gerado endogenamente por bradicinina e \"shear stress\" sobre a fosforilação de resíduos de tirosina em EGFR e no processo de angiogênese; Nós encontramos que após estímulo com bradicinina (1 M) ou \"shear stress\" (16 dynes/cm2) a isoforma endotelial de NO sintetase (eNOS) foi ativada em células RAEC e HUVEC. Além disso, o aumento na produção de NO correlaciona-se com um aumento na fosforilação em resíduos de tirosina de EGFR conforme verificado por imunoprecipitação e western blot. Para determinar a capacidade angiogênica da via de sinalização NO-EGFR, nós usamos um ensaio in vitro baseado em Matrigel®. Em adição nós analisamos as vias de sinalização envolvidas no processo. Nós mostramos que bradicina e \"shear stress\" induz a formação de estruturas semelhantes a capilares em células HUVEC cultivadas em Matrigel®. Células HUVEC expressando um mutante de EGFR com atividade de tirosina cinase defective não forma estruturas semelhantes a capilares após estímulo com bradicinina ou \"shear stress\". Reunidos, estes achados nos sugerem que a ativação da via de NO e EGFR é necessária na promoção de angiogênese em células HUVEC / Nitric oxide (NO) obtained from exogenous sources stimulated the Ras/MAP kinases ERK1/2 signaling pathway in rabbit endothelial cells (RAEC). Activation of this pathway also involved the transactivation of the EGF receptor (EGF-R) mediated by ERK1/2 (FRBM 35:381; 2003). Now, we evaluate the effects of endogenously generated NO elicited by bradykinin and fluid laminar \"shear stress\" on tyrosine phosphorylation of the EGF receptor and in the process of angiogenesis. We found that upon stimulation with bradykinin (1 M) or under shear stress conditions (16 dynes/cm2) the endothelial isoform of NO synthase was activated in RAEC and in human endothelial cells (HUVEC). Furthermore, increase in NO production correlated with enhanced phosphorylation of tyrosine residues of the EGF-R as seen by immunoprecipitation and western blot analysis. To determine the importance of the NO-EGFR signaling pathway in angiogenesis, we used the Matrigel®-based in vitro assay for angiogenesis. In addition, we analyzed the signaling pathway involved in the process. We showed that bradykinin and shear stress induced the formation of capillary-like structures in HUVEC cultures grown in Matrigel®. HUVEC expressing a mutant of the EGF-R lacking tyrosine kinase activity did not form capillary-like structures upon stimulation with bradykinin or shear stress conditions. Taken together, these findings suggest that the activation of the NO-EGFR signaling pathway is necessary to promote angiogenesis in HUVEC

Os hormônios peptídicos Angiotensina II (Ang II) e bradicinina (BK) ativam transdução de sinal através da ligação a Receptores Acoplados a Proteínas G (GPCR). Este trabalho propõe o estudo de propriedades conformacionais, através de espectroscopia de fluorescência da Ang II e BK e de seus análogos contendo o marcador de spin ácido 2,2,6,6-tetrametilpiperidina-1-oxil-4-amino-4-carboxílico, TOAC (TOAC1-Ang II, TOAC3-Ang II, TOAC0-BK, TOAC3-BK). Os peptídeos foram estudados em solução (efeito do pH) e também na presença de membranas modelo, micelas e bicamadas, formadas por anfifílicos zwitteriônicos ou aniônicos. Foi monitorada a fluorescência intrínseca dos resíduos aromáticos (Tyr4 na Ang II e Phe5 e Phe8 na BK). O efeito de supressão da fluorescência pelo TOAC foi utilizado para obter informação sobre a proximidade desse resíduo aos grupos fluoróforos. Foi observada dependência da fluorescência com o pH e regiões de pKs dos grupamentos ionizáveis. Os espectros evidenciaram também a interação peptídeo-membrana modelo. Interações mais fortes ocorreram entre os peptídeos e membranas com carga superficial negativa, evidenciando a importância de interações eletrostáticas para a ligação. Porém, interações hidrofóbicas também estão envolvidas, como verificado pela ligação dos peptídeos a membranas zwitteriônicas. Estudos com variação de pH também mostraram o papel dessa variável na interação peptídeo-membrana e a alteração de pKs de resíduos ionizáveis decorrentes da interação. A titulação com concentrações crescentes de membranas permitiu o cálculo das constantes de associação. A ligação a membranas é função da conformação dos peptídeos. Em particular, a presença de TOAC na posição 3 parece diminuir a afinidade desses análogos por membranas. Supressão de fluorescência foi efetuada empregando três diferentes abordagens: 1) supressão pela molécula aquossolúvel acrilamida, 2) supressão da fluorescência de fosfolipídeos contendo o fluoróforo NBD em diferentes posições da molécula pelos análogos marcados com TOAC, 3) supressão da fluorescência dos peptídeos por ésteres metílicos do ácido esteárico contendo o grupamento nitróxido em diferentes posições da cadeia. Esses estudos permitiram determinar a localização dos peptídeos na interface água-membrana. Medidas de anisotropia de fluorescência também evidenciaram a ligação dos peptídeos a membranas, revelando maior imobilidade dos mesmos nessas condições. Foi ainda estudado um peptídeo que contém os resíduos 92-100 (fEL1) do receptor AT1 de Ang II humano. Predições baseadas na estrutura cristalina da rodopsina estimam que essa seqüência localiza-se na primeira alça extra-celular do receptor. A seqüência contém a Tyr92, considerada um resíduo importante para a ligação hormônio-receptor. Resultados preliminares sugeriram que fEL1 interage com Ang II e TOAC1-Ang II, mas não com TOAC3-Ang II. Este último resultado provavelmente deve-se à dobra causada por TOAC que restringe a liberdade de movimento do esqueleto peptídico. Essa característica provavelmente determina a falta de atividade biológica de TOAC3-Ang II e TOAC3-BK, enquanto os análogos marcados no N-terminal retém atividade parcial (Nakaie et al., 2002). Tem sido proposto que peptídeos ligantes de GPCR se ligariam à bicamada lipídica e atingiriam seu receptor através da difusão pela bicamada. Em solução aquosa essas moléculas são flexíveis, existindo um equilíbrio dinâmico entre várias conformações. A ligação à bicamada lipídica estabilizaria uma ou algumas conformações, entre elas aquela que o ligante adota ao ligar-se ao receptor. O presente estudo contribui para a compreensão, a nível molecular, do processo de interação entre os hormônios peptídicos e membranas lipídicas. / The peptide hormones Angiotensin II (Ang II) and bradykinin (BK) trigger signal transduction by binding to G Protein Coupled Receptors (GPCR). This work proposes the study of conformational properties of Ang II and BK, as well as their analogues containing the spin label 2,2,6,6-tetramethylpiperidine-1-oxyl-4-amino-4-carboxylic acid, TOAC (TOAC1-Ang II, TOAC3-Ang II, TOAC0-BK, TOAC3-BK) making use of fluorescence spectroscopy. Studies were performed in solution (effect of pH) and also of the interaction between the peptides and model membranes - micelles and bilayers - formed by amphiphiles, either zwitterionic or negatively charged. The intrinsic fluorescence of aromatic residues (Tyr4 in Ang II and Phe5 and Phe8 in BK) was monitored. Fluorescence quenching by the TOAC-carrying analogues provided information about the proximity between TOAC and the fluorophores. The fluorescence was pH-dependent and evinced regions corresponding to pKs of ionizable groups. Peptide-model membrane interactions were also examined. Stronger interactions were detected between the peptides and membranes formed by negatively charged amphiphiles, pointing to the importance of electrostatic interactions for binding. However, hydrophobic interactions were also involved, as suggested by the fact that the peptides also bound to zwitterionic membranes. Variable pH studies showed the effect of this parameter on peptide-membrane interaction. The peptide-membrane interactions promoted changes in the pKs of ionizable residues. Titrations with increasing membrane concentrations allowed calculation of binding constants. Binding to membranes is a function of peptide conformation. In particular, TOAC at position 3 seems to decrease the affinity of both Ang II and BK for membranes. Fluorescence quenching studies made use of three different approaches: 1) quenching by water soluble acrylamide, 2) quenching of the fluorescence of phospholipids carrying the fluorescent group NBD in different positions by the spin-labeled TOAC-bearing analogues, 3) quenching of the peptides fluorescence by methyl esters of stearic acid containing the nitroxide moiety at different positions in the acyl chain. These studies indicated that the peptides are located at the water-membrane interface. Measurements of fluorescence anisotropy also evinced binding of the peptides to the membranes and showed that the peptides undergo more restricted motion under these conditions. A peptide containing residues 92-100 (fEL1) of the Ang II AT1 human receptor was also studied. Predictions based on rhodopsin crystalline structure estimate that this sequence is located in the receptor´s first extra-cellular loop. Preliminary results suggest that fEL1 interacts with Ang II and TOAC1-Ang II, but not TOAC3-Ang II. This latter result is probably due to the TOAC-induced bend that restricts the freedom of motion of the peptide backbone. This feature is probably the cause of lack of biological activity of TOAC3-Ang II and TOAC3-BK, while the N-terminally labeled analogues retain partial activity (Nakaie et al., 2002). GPCR-binding peptides have been proposed to bind to the lipid bilayer and reach their receptors by diffusion in the bilayer. In aqueous solution these molecules exist as a dynamic equilibrium between various flexible conformations, among them, the receptor-bound conformation. The present study provides contributions for the understanding, at the molecular level, of the interaction between the peptide hormones and lipid membranes.

Interação entre angiotensina-(1-7) [Ang-(1-7)] e bradicinina (BK) foi determinada no mesentério de ratos Wistar anestesiados utilizando-se microscopia intravital. Aplicação tópica de BK e Ang-(1-7) induziram vasodilatação que foi abolida por HOE-140 e A-779, respectivamente. Ang-(1-7) (100 pmol) potencializou a vasodilatação de BK (1 pmol) mas não a vasodilatação promovida por acetilcolina, nitroprussiato de sódio, histamina e ácido araquidônico. O efeito potencializador de Ang-(1-7) sobre BK foi abolido por A-779, HOE-140, indometacina, L-NAME e TEA, entretanto, losartan não bloqueou este efeito. Enalaprilato aumentou a resposta vasodilatadora de BK e Ang-(1-7) e não alterou o efeito potencializador do segundo sobre o primeiro. Conclui-se que: 1)efeito potencializador de Ang-(1-7) sobre BK depende da interação de ambos com seus respectivos receptores; 2)é dependente de óxido nítrico, produtos da cicloxigenase e hiperpolarização de membrana via canais de potássio; 3) o mecanismo de potencialização parece não depender da atividade catalítica da ECA. / The interaction between angiotensin-(1-7) [Ang-(1-7)] and bradykinin (BK) was determined in the mesentery of anesthetized Wistar rats using intravital microscopy. The response-induced by topical application of BK (1, 10 and 30 pmol), Ang-(1-7) (1, 10, 100 and 1000 pmol) and Ang-(1-7) (100 pmol) + BK (1 pmol) was determined in mesenteric arterioles (15-20 mm diameter). The BK (1 pmol)- and Ang-(1-7) (100 pmol)- induced vasodilation was abolished by BK B2 receptor antagonist HOE-140 (100 pmol applied during 60 seconds) and the Ang-(1-7) antagonist [d-Ala7]-Ang-(1-7)] (A-779) (100 pmol applied during 15 seconds), respectively. Indomethacin (5 mg/kg; IM, 30 min before), a cyclooxygenase inhibitor; L-NAME (10 nmol; topical application, 3 min before), a NO synthase inhibitor, decreased the Ang-(1-7)-induced vasodilation. However, TEA (90 pmol; topical application), a non specific K+ channels blocker, did not alter the response to BK or Ang-(1-7). BK (1 pmol)-induced vasodilation, however, was potentiated by Ang-(1-7) 100 pmol. Sodium nitroprusside (38 pmol), acetylcholine (1,6 nmol), histamine (5,4 nmol) and arachdonic acid (10 nmol) responses were not modified by Ang-(1-7) 100 pmol. The Ang-(1-7)-potentiating effect on BK-induced vasodilation was abolished by A-779, HOE-140, indomethacin, L-NAME and TEA. Losartan (15 mg/kg.IV, 40 min before), an AT1 angiotensin receptor antagonist was without effect. On the other hand, enalaprilat treatment (10 mg/kg; IV, 30 min before), to inhibit angiotensin-converting enzyme (ACE), enhanced the BK and Ang-(1-7)-induced vasodilation but did not modify the effect of Ang-(1-7) on BK vasodilation. In conclusion, the potentiation of BK-induced vasodilation by Ang-(1-7) is a receptor-mediated phenomenon dependent on cyclooxygenase-related products, NO release and K+ channel-mediated membrane hyperpolarization. The potentiating mechanism, apparently, is not related to ACE catalytic activity.

A lesão pulmonar aguda é caracterizada por inflamação pulmonar podendo ser induzida diretamente (LPD), por inalação de lipopolissacarídeo (LPS), ou indiretamente (LPI), por mediadores inflamatórios liberados por órgãos distantes após lesão de isquemia e reperfusão (IR). A Bradicinina, mediador inflamatório, pode agir em dois receptores, um constitutivo (B2R), e um induzido por citocinas inflamatórias (B1R). Neste trabalho verificamos o papel do B1R em modelos de LPD e LPI. Em camundongos C57bl/6, a LPD foi induzida por tratamento intra-nasal com LPS, e a LPI foi induzida por 45 minutos de IR renal. Observamos alterações pulmonares em ambos os modelos de lesão 24 horas após o insulto, como aumento de infiltrado celular, hiperreatividade pulmonar à metacolina, aumento de permeabilidade vascular, e citocinas pró-inflamatórias. Bloqueamos o B1R com antagonista e vimos que a lesão pulmonar foi diminuída em ambos os modelos de lesão. Assim, sugerimos que o B1R contribui tanto para a LPD, induzida por LPS, quanto para a LPI, induzida por IR renal. / The acute lung injury (ALI) is characterized by lung inflammation and can be induced directly by lipopolysaccharides inhalation, or indirectly, by systemic inflammatory mediators released from distant organs after and ischemia and reperfusion injury (IRI). Bradykinin, an inflammatory mediator, can act in two different receptors; one is constitutive (B2R), whereas the other is induced by inflammatory cytokines (B1R). We aimed to study the role of B1R in models of direct and indirect ALI. Direct ALI was induced by LPS instillation in C57bl/6 mice, while indirect ALI was induced by 45 minutes of renal IRI. In both injuries, 24 hours after insult, animals presented an increase in cellular infiltration, vascular permeability, hyperreactivity to methacholine, and an up-regulation of pro-inflammatory cytokines in lungs. We blocked the B1R using antagonist and observed that the lung injury was attenuated in both injury models. Thus, we suggest that B1R has an important role in the development of both, direct ALI, induced by LPS, and indirect ALI induced by renal IRI.

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Some studies relate cardiac abnormalities with seizures, and these may be responsible for Suped, and as yet has no works that have investigated the control of coronary flow of patients or in experimental models of epilepsy, and as coronary heart disease listed as one of the main causes of sudden death in the world population, assess coronary flow in experimental epilepsy model becomes important for the understanding of SUDEP. So this study aims to evaluate the coronary reactivity, ventricular function and cardiac tissue of rats submitted to the pilocarpine model of epilepsy. The animals were separated into two groups: control (n = 8) and epilepsy (n = 8). It was administered 350 mg/kg of pilocarpine (i.p) preceded by 1mg/kg methylscopolamine (s.c) in both groups, animals that entered in status epilepticus received diazepam 10 mg/kg (i.p) after 3 hours to block it. After that, the animals were placed in a room for video monitoring (24 h/day) until complete two months of epilepsy (epilepsy group). Rats that received pilocarpine and did not develop status epilepticus comprised the control group, being housed in the same animal environment that epilepsy group. At two months of chronic epilepsy rats were sacrificed and the heart dissected to the Langendorff preparation (constant flow), after a 35 minutes of stabilization in a Krebs - Ringer solution bradykinin (BK) was administered (10ˉ⁸, 10ˉ⁷, 10ˉ⁶ and 10ˉ⁵M) in bolus and after of washout was treated with sodium nitroprusside in different concentrations (10ˉ⁶, 10ˉ⁵, 10ˉ⁴ and 10ˉ³M) also bolus. They were found in animals with epilepsy a significant reduction in coronary relaxation by BK infusion at a concentration 10ˉ⁵M. It was observed that rats with epilepsy have increased perivascular collagen, larger cardiomyocytes, and more coronary arteries, with no change of nitric oxide synthase endoletial (eNOS), superoxide dismutase (SOD) and catalase expression. Thus, our results show reduction of coronary relaxation induced by bradykinin which leads us to believe in loss of endothelial function of these animals, since, we did not observe differences in relaxation induced by sodium nitroprusside, despite the perivascular fibrosis of epileptic rats. / A epilepsia uma das doenças neurológicas crônicas graves mais comuns, caracterizada por descargas paroxísticas, excessivas e sincrônicas de uma população neuronal que leva a crises espontâneas e recorrentes. A morte súbita e inesperada nas epilepsias (SUDEP) é responsável por 7,5% a 17% das mortes em epilepsia. Embora os mecanismos fisiopatológicos sejam desconhecidos, uma possível explicação é que sejam de origem cardiogênica. Alguns trabalhos relacionam alterações cardíacas com as crises, podendo estas serem responsáveis pela SUPED, e como ainda não tem trabalhos que tenham investigado o controle do fluxo coronariano de pacientes ou em modelos experimentais de epilepsia, e como as doenças coronarianas figuram como uma das principais causas de morte súbita na população mundial, avaliar o fluxo coronariano em modelo experimental de epilepsia torna-se importante para o entendimento da SUDEP. Assim este trabalho teve como objetivo avaliar a reatividade coronariana, função ventricular e o tecido cardíaco de ratos submetidos ao método de indução de epilepsia pelo modelo da pilocarpina. Os animais foram separados em dois grupos: Controle (n= 8) e Epilepsia (n= 8). Foi administrado 350 mg/Kg de pilocarpina (i.p.) precedidos por 1mg/Kg de metilescopolamina (s.c.) em ambos os grupos, os animais que entraram em estado de mal epiléptico receberam diazepam 10 mg/Kg (i.p.), após 3 horas em estado de mal epiléptico, para bloqueá-lo. Depois os animais foram acondicionados em uma sala para monitoramento por vídeo (24 h/dia) até completarem 2 meses de epilepsia, formando o grupo epilepsia. Os animais que não entraram estado de mal epiléptico após a indução do modelo compuseram o grupo controle, ficando alojados no mesmo ambiente dos animais do grupo epilepsia durante todo o período. Após a cronificação da epilepsia (2 meses após primeira crise) realizou-se a metodologia de coração isolado pelo sistema de Langendorff fluxo constante, e após um período de estabilização de cerca de 35 minutos perfundiu-se o coração com bradicinina (BK) (10ˉ⁸, 10ˉ⁷, 10ˉ⁶ e 10ˉ⁵M) em bolus e após lavagem perfundiu-se com nitroprussiato de sódio (NPS) (10ˉ⁶, 10ˉ⁵, 10ˉ⁴, e 10ˉ³M) também em bolus. O coração dos ratos com epilepsia apresentou uma redução significativa no relaxamento coronariano mediante infusão de BK na concentração 10ˉ⁵M. Além disso, observamos que os animais com epilepsia possuem colágeno perivascular aumentado, cardiomiócitos maiores, e maior número de coronárias, sem alteração da expressão de óxido nítrico sintase endoletial (eNOS), superóxido dismutase (SOD) e catalase. Assim, nossos resultados mostram que há uma redução do relaxamento coronariano induzido por bradicinina o que nos leva crer em prejuízo da função endotelial desses animais, uma vez que, embora com fibrose perivascular não houve alteração quando o relaxamento foi induzido pelo nitroprussiato de sódio.

Orientador: Prof. Dr. Carlos Alberto Silva / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Biotecnociência, 2014. / Os peptideos potenciadores de bradicinina (BPPs) presentes na fracao de baixo peso molecular (FBP) do veneno da serpente Bothropoides jararaca (Bj) foram os primeiros inibidores da enzima conversora de angiotensina descritos. Recentes estudos demonstram que estes peptideos promovem a ativacao da enzima argininosuccinato sintetase, aumentando a disponibilidade de L-arginina e consequentemente a sintese de oxido nitrico, poliaminas e agmatina, essenciais para o crescimento, diferenciacao celular e neuroprotecao. Considerando os possiveis efeitos farmacologicos da FBP, o presente estudo tem como objetivo avaliar a atividade citoprotetora da FBP do veneno da serpente Bj em cultura primaria de celulas do hipocampo. Os resultados sugerem que a FBP nao e citotoxica nas condicoes experimentais avaliadas. Evidencias demonstram que as celulas tratadas com FBP 0,1 ¿Êg/mL e posteriormente com peroxido de hidrogenio H2O2 50¿ÊM apresentam maior viabilidade e menor expressao de caspase 3 clivada que as celulas tratadas apenas com H2O2 50¿ÊM, tambem e possivel observar que as celulas previamente tratadas com FBP apresentam morfologia normal, caracterizada pela presenca de neuritos, ja as celulas tratadas apenas com H2O2 50¿ÊM apresentam morfologia compativel com processos de morte celular. Em sintese os resultados sugerem que a FBP apresenta atividade citoprotetora contra o estresse oxidativo promovido por H2O2 50¿ÊM. O presente estudo abre novas perspectivas da aplicacao dos BPPs presentes na FBP da Bj para o desenvolvimento de novas pesquisas na area de neurociencia, com foco no desenvolvimento de farmacos aplicados ao tratamento de doencas neurodegenerativas. / The bradykinin potentiating peptides (BPPs) in the low molecular weight fraction (LMWF) from the venom of the Bothropoides jararaca (Bj) were the first angiotensin-converting enzyme inhibitors described. Recent studies have demonstrated that these peptides promote the activation of the enzyme argininosuccinate synthetase, increasing the availability of L-arginine and therefore the synthesis of agmatine, nitric oxide, polyamines essential for the growth, cell differentiation and neuroprotection. Considering the possible pharmacological effects of the LMWF, the present study aims to evaluate the cytoprotective activity of LMWF from Bj in primary cultured hippocampal cells. The results suggest that the LMWF is not cytotoxic in all experimental conditions. Evidence has shown that cells treated with LMWF 0.1 ìg/mL and then with hydrogen peroxide H2O2 (50ìM) show higher viability and lower expression of cleaved caspase 3 cells than the treated just with H2O2 (50ìM). Is also observed that cells pretreated with LMWF have normal morphology characterized by the presence of neurites, cells treated with H2O2 (50ìM) showed morphology compatible with cell death processes. In summary the results suggest that LMWF has cytoprotective activity against oxidative stress caused by H2O2 (50ìM). This study opens new perspectives of application of BPPs present in the LMWF from Bj for the development of new research in neuroscience, focusing on the development of drugs applied to the treatment of neurodegenerative diseases.