Beatmungsbedingte Lungenschäden in der Therapie des akuten Atemnotsyndroms (ARDS) sind aufgrund der inhomogenen Vorschädigung der Lunge praktisch unvermeidbar. Die unphysiologische mechanische Belastung der Lunge führt über Volutrauma, Atelektotrauma und Biotrauma nicht selten zur Exazerbation des Syndroms und trägt zur hohen Mortalität des ARDS bei. Pharmakologische Interventionsmöglichkeiten sind Gegenstand der aktuellen Forschung. Diesbezüglich vielversprechend ist die zentrale Komponente des Kinin-Kallikrein-Systems, namentlich Bradykinin, das über seinen B2-Rezeptor anti-apoptotische Signalwege aktivieren kann und somit zellprotektive Wirkung besitzt. In der vorliegenden Arbeit wurde untersucht, in welcher Weise zyklische mechanische Dehnung die Konzentration einzelner Komponenten des Kinin-Kallikrein-Systems in isolierten alveolären Epithelzellen (Typ II) der Ratte beeinflusst. Dafür wurden die alveolären Typ-II-Zellen auf speziellen BioFlex®-Membranen kultiviert und für 24 Stunden zyklisch mit hoher Dehnungsamplitude gedehnt. Anschließend wurden mit etablierten Analysemethoden in Zellüberständen bzw. Zelllysaten die Konzentrationen von Kininogen 1, Bradykinin und vom B2-Rezeptor gemessen, sowie die Aktivität des Enzyms Kallikrein und des Bradykinin-Abbaus bestimmt - jeweils im Vergleich mit Überständen bzw. Lysaten ungedehnter AT-II-Zellkulturen. Es zeigte sich dehnungs-bedingt eine Zunahme der Bradykinin-Produktion durch Kininogen und Kallikrein und eine stark gesteigerte Bradykinin-abbauende Aktivität, sodass sich der Bradykininspiegel insgesamt verringerte. Die Konzentration des B2-Rezeptors blieb unverändert. Detailliertes Wissen über den Einfluss zyklischer mechanischer Dehnung auf die Einzelkomponenten des Kinin-Kallikrein-Systems ist eine Grundvoraussetzung, um die zellprotektive Wirkung von Bradykinin im Sinne einer pharmakologischen Interventionsmöglichkeit bei ARDS nutzbar machen zu können.:Inhaltsverzeichnis………………………………………………………………………3 1. Einleitung ..................................................................................7 1.1. Zyklische Dehnung der Lunge als physiologischer Stimulus ..........7 1.2. Zyklische Dehnung der Lunge als pathologischer Stimulus ..........8 1.2.1. Beatmungsbedingte Lungenschäden ..................................9 1.2.1.1. Pathomechanismen ..........................................................9 A) Barotrauma und Volutrauma ..................................................9 B) Atelektotrauma .........................................................................10 C) Biotrauma und Mechanotransduktion 11 D) Sauerstofftrauma .................................................................11 1.2.2. Das akute Atemnotsyndrom (ARDS)...................................12 1.2.2.1. Definition/Diagnosekriterien des ARDS................................12 1.2.2.2. Ätiologie und Inzidenz des ARDS .................................13 1.2.2.3. Verlauf des ARDS .........................................................13 1.2.2.4. Therapie des ARDS .........................................................15 1.3. Das Kinin-Kallikrein-System des Menschen .................................17 1.3.1. Komponenten .................................................................18 A) Kallikrein .................................................................................18 B) Kininogen .................................................................................19 C) Bradykinin .........................................................................19 D) Bradykinin-Rezeptoren .........................................................20 1.4. Das Kinin-Kallikrein-System der Ratte .................................22 2. Fragestellungen und Ziele der Studie .........................................23 3. Material und Methoden .........................................................25 3.1. Materialien .........................................................................25 Tabelle 1: Reagenzien und Chemikalien .........................................25 Tabelle 2: Lösungen, Puffer und Kulturmedien .................................27 Tabelle 3: Assays .........................................................................28 Tabelle 4: Geräte und Arbeitsmittel .................................................29 Tabelle 5: Computer-Software .........................................................31 3.2. Methoden .................................................................................31 3.2.1. Zellkultur .........................................................................31 3.2.1.1. Isolierung der AT-II-Zellen aus der Ratte .........................31 3.2.1.2. Kultivierung der AT-II-Zellen .........................................33 3.2.2. Dehnungsexperiment .................................................34 3.2.3. Gewinnung von Analysematerial .................................36 3.2.4. Auswertung der Experimente .........................................37 3.2.4.1. Bestimmung des Proteingehaltes .................................37 3.2.4.2. Bestimmung der Kininogen-Konzentration .........................38 3.2.4.3. Bestimmung der Kallikrein-Aktivität mittels Fluoreszenzspektroskopie .................................................................39 3.2.4.4. Bestimmung der Bradykinin-Konzentration .................40 3.2.4.5. Bestimmung der Bradykinin-abbauenden Aktivität .........42 3.2.4.6. Konzentrationsbestimmung des Bradykinin-Rezeptors 2......44 3.2.5. Statistik .........................................................................45 4. Ergebnisse .........................................................................46 4.1. Beeinflussung des Kinin-Kallikrein-Systems .........................46 4.1.1. Kininogen .........................................................................46 4.1.2. Kallikrein .........................................................................48 4.1.3. Bradykinin-Konzentration .................................................50 4.1.4. Bradykinin-Abbau .........................................................51 4.1.5. Bradykinin-Rezeptor 2 .................................................54 4.2. Zusammenfassung der Ergebnisse .........................................55 5. Diskussion .........................................................................56 5.1. Diskussion der Methoden .........................................................56 5.1.1. Dehnexperiment .........................................................56 5.1.2. Zellkultur .........................................................................59 5.2. Diskussion der Ergebnisse .........................................................59 5.2.1. Die Beeinflussung der Bradykinin-Konzentration durch zyklische mechanische Dehnung ..................................................................59 5.2.2. Die Beeinflussung der Bradykinin-bildenden Komponenten durch zyklische mechanische Dehnung ....................................................61 5.2.3. Die Beeinflussung des Bradykinin-Abbaus durch zyklische mechanische Dehnung ....................................................................65 5.2.4. Die Beeinflussung des Bradykinin-Rezeptors 2 durch zyklische mechanische Dehnung .....................................................................69 5.2.5. Bedeutung der dehnungsinduzierten Aktivierung des Kinin-Kallikrein-Systems .............................................................72 5.3. Schlussbetrachtungen und Ausblick .............................................75 6. Zusammenfassung .....................................................................78 7. Literaturverzeichnis .....................................................................81 8. Abbildungs- und Tabellenverzeichnis .............................................96 9. Abkürzungsverzeichnis .............................................................98 10. Erklärung über die eigenständige Abfassung der Arbeit ...........101 11. Curriculum vitae ...................................................................102 12. Danksagung ...........................................................................103

Bradykinin (BK) acts through eNOS to reduce MAPK-mediated feedback inhibition of insulin signalling. Preliminary data suggest that the sGC-cGMP-PKG pathway, a prominent NO target, is involved. Our present study aimed to support the role of this pathway with atrial natriuretic peptide (ANP), which uses a receptor associated GC (NPR-A) to generate cGMP. We found that treating adipocytes with ANP mimicked BK effects on insulin-stimulated glucose uptake, Tyr-IRS-1 and Akt/PKB phosphorylation, as well as JNK and ERK1/2 inhibition. These outcomes depended on GC-cGMP-PKG signalling since A71915 (NPR-A antagonist), and KT-5823 (PKG inhibitor), completely abrogated them, while zaprinast (phosphodiesterase inhibitor), prolonged ANP actions. Furthermore, decreased MAPK phosphorylation was independent of upstream kinase activity, suggesting that MAPK phosphatases may be involved. These data indicate that BK and ANP act through the GC-cGMP-PKG pathway to potentiate insulin signalling via attenuated feedback inhibition. Stimulating the GC-cGMP-PKG pathway may, therefore, be a promising therapy for T2DM.

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-Β 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-Β. 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 mgΔloxPneo. 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-Β, 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 mgΔloxPneo para a SMF. Para tanto, foi analisado o fenótipo ósseo dos animais mgΔloxPneo 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 mgΔloxPneo 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 mgΔloxPneo, foram gerados animais mgΔloxPneo 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 mgΔloxPneo. 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-Β 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-Β 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 mgΔloxPneo 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-Β 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 mgΔloxPneo mouse model. We analyzed the bone phenotype of mgΔloxPneo and wildtype animals treated, or not, with Ramipril by measuring the kyphosis index (KI), micro computed tomography (μCT) 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 mgΔloxPneo 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 mgΔloxPneo animals, a mouse model with the mgΔloxPneo 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 mgΔloxPneo 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

este trabalho estudamos a interação do hormônio peptídico bradicinina (BK, \'Arg POT.1\'-\'Pro POT.2\'-\'Pro POT.3\'-\'Gly POT.4\'-\'Phe POT.5\'-\'Ser POT.6\'-\'Pro POT.7\'-\'Phe POT.8\'-\'Arg POT.9\')e seus fragmentos (des-\'Arg POT.1\'-BK, des-\'Arg POT.9\'-BK e \'BK POT.1-5\'-) com membranas lipídicas, utilizando as técnicas de Fluorescência e Ressonância Pararnagnética Eletrônica (EPR. Por fluorescência, monitoramos as alterações espectrais da sonda fluorescente extrínseca ácido orto-aminobenzóico (Abz), incorporada à bradicinina (Abz-BK) e a seus fragmentos. Observamos um deslocamento espectral em direção ao azul, de aproximadamente 6 nm e um aumento dos valores de anisotropia e tempo de vida da fluorescência na presença de vesículas de dimiristoil fosfatidilglicerol (DMPG), indicativo da interação peptídeo-membrana. Os resultados das medidas de anisotropia com resolução temporal confirmaram esses dados, sendo que para os peptídeos em solução, encontramos um tempo de correlação rotacional da ordem de ps, e na presença de uma concentração saturante de DMPG houve um aumento desses tempos. A sonda extrínseca Abz foi inicialmente testada, para nos assegurarmos da sua validade, ou seja, de que não estaria interferindo nos processos de interação. Pela técnica de EPR, monitoramos as alterações causadas pelos peptídeos na estrutura das membranas lipídicas de DMPG, através de diferentes marcadores de spin inseridos em diferentes posições da cadeia hidrocarbônica. Para temperaturas acima da transição de fase líquido-cristalina do DMPG ( 20°C), todos os marcadores usados indicaram que I O % em moles dos peptídeos, em relação ao sistema lipídico, interagem com as vesículas de DMPG, tornando a membrana menos fluida, sugerindo urna penetração parcial dos peptídeos na membrana. Na fase gel, a bradicinina causou uma forte diminuição na fluidez da membrana, sendo que a l5°C o sistema BK-DMPG apresentou o efeito de histerese, evidenciada pelo diferente alargamento dos espectros quando a amostra era resfriada (45 a 0°C) e aquecida novamente (O a 45°C). Esses resultados são específicos do sistema BK-DMPG, não sendo encontrados com os fragmentos da bradicinina, nem com os cátions testados: o íon monovalente (Na+) e divalente (Zn++ ), nem com o peptídeo pentalisina. / In this work we studied the interaction of the peptide hormone bradykinin (BK, \'Arg POT.1\'-\'Pro POT.2\'-\'Pro POT.3\'-\'Gly POT.4\'-\'Phe POT.5\'-\'Ser POT.6\'-\'Pro POT.7\'-\'Phe POT.8\'-\'Arg POT.9\') and fragments (des-Arg 1-BK, des-Arg9-BK e BK1-5) with model lipid membranes, using two different techniques: Fluorescence and Electron Paramagnetic Resonance (EPR). We monitored the spectral alterations of the extrinsic fluorescent probe ortho­ aminobenzoic acid (Abz), bound to the peptide bradykinin (Abz-BK) and its fragments. A blue shift of 6 nm in the emission spectra and an increase in fluorescence anisotropy and lifetime in the presence of dimyristoyl phosphatidylglycerol (DMPG) were observed, indicating the peptide­ membrane interaction. Time resolved anisotropy measurements are in accord with these results. For the peptides in solution, we found a rotational correlation time on the ps range, and in the presence of a saturating concentration of DMPG this time was increased. The fluorescence properties of the extrinsic probe were tested to ensure its validity, i. e., the minimum interference of the probe in the peptide-lipid interaction process. By EPR we monitored the alterations caused by the peptide on the structure of DMPG bilayers, using spin labels incorporated in the membrane at two different positions of the hydrocarbon chain (5 and 12). For temperatures above the lipid gel-liquid crystal thermal transition 2(0°C) all the spin labels used indicated that at 10 mol % peptide, interact with DMPG turning the membrane less fluid, suggesting a partial penetration of these peptides in the membrane. In the lipid gel phase, BK was found to cause a decrease of membrane fluidity. At l5°C, the BK-DMPG system presents a hysteresis effect, evidenced by the different spectra yielded upon cooling (45 to 0°C) and heating (O to 45°C) the sample. These results were found to be different from those elicited by the BK fragments, and other cations tested: the monovalent (Na+,the divalent (Zn++), and the peptide peptide pentalysine

O angioedema hereditário (AEH) é uma doença autossômica dominante, caracterizada por episódios recorrentes de edema subcutâneo, do trato gastrointestinal e das vias aéreas superiores. Em sua forma clássica, o AEH é causado por deficiência do inibidor de C1 (C1- INH) e está associado a mutações no gene SERPING1. Recentemente, foi descrito o AEH com inibidor de C1 normal, resultante de mutações no gene F12, que codifica o Fator XII da coagulação (FXII), denominado AEH-FXII; e de mutações nos genes PLG e ANGPT1, que codificam Plasminogênio e Angiopoietina-1, caracterizando os tipos AEH-PLG e AEHANGPT1. O AEH com inibidor de C1 normal não cursa com diminuição de C1-INH quantitativo e/ou funcional, ou de C4, sendo o diagnóstico realizado pela presença de sintomas clínicos sugestivos e história familiar. Os objetivos do presente estudo foram: avaliar a discriminação alélica como método alternativo ao sequenciamento por método de Sanger, para o diagnóstico de AEH com inibidor de C1 normal por mutação c.983C>A no gene F12; determinar se a discriminação alélica seria uma técnica de melhor custo-benefício; e investigar outras mutações previamente descritas no exon 9 do gene F12, e nos genes PLG e ANGPT1 em pacientes com suspeita clínica de AEH com inibidor de C1 normal, e negativos para mutação c.983C>A em F12. Cento e oitenta e quatro indivíduos incluindo 51 pacientes- índice com suspeita clínica de AEH com inibidor de C1 normal, e seus familiares, foram previamente investigados por sequenciamento de Sanger. Esses indivíduos foram investigados por discriminação alélica, e a concordância entre os resultados para a mutação c.983C>A foi verificada por estatística Kappa. Custos e tempo de execução entre os dois métodos foram avaliados. Casos-índice negativos para a mutação c.983C>A no gene F12 foram avaliados para outras mutações no exon 9 do gene F12 e para mutações previamente descritas c.988A>G e c.807G>T em PLG e ANGPT1, respectivamente, usando sequenciamento por método de Sanger. Mutação no gene F12 foi identificada em 96 indivíduos (24 pacientes- índice e 72 familiares). Em todos esses pacientes foi encontrada a mutação c.983C>A. 88 indivíduos foram negativos para esta mutação. Os resultados foram 100% concordantes entre os dois métodos. Setenta e um dos 96 pacientes positivos para mutação c.983C>A eram do sexo feminino; 78,9% e 56% eram pacientes sintomáticos do sexo feminino e masculino, respectivamente. A discriminação alélica apresentou custo e tempo de execução 79,7% e 82,3% menores em comparação ao sequenciamento por Sanger, respectivamente. Outras mutações no gene F12, e mutações em PLG e ANGPT1 não foram encontradas. Entre os pacientes negativos para mutações associadas ao AEH com inibidor de C1 normal, 11 foram diagnosticados como AEH-desconhecido e 16 como angioedema idiopático adquirido não histaminérgico. Os resultados do presente estudo nos permitiram construir um algoritmo para diagnóstico de pacientes com AEH com inibidor de C1 normal. Em áreas onde a mutação c.983C>A em F12 é predominante entre pacientes com AEH-FXII, a discriminação alélica pode ser um método adequado para screening inicial. Em pacientes com resultados negativos, sequenciamento do exon 9 de F12 pelo método de Sanger estaria indicado. Pacientes remanescentes com resultados negativos seriam genotipados para mutações previamente descritas em PLG e ANGPT1. Estudos futuros em outros locais serão necessários para estabelecer se a discriminação alélica apresentaria melhor custo-benefício, com potencial para mais acessibilidade ao diagnóstico em pacientes portadores da doença no Brasil / Hereditary angioedema (HAE) is an autosomal dominant disease characterized by recurrent episodes of edema of subcutaneous tissue, gastrointestinal tract, and upper airways. In its classical form, HAE is caused by deficiency of C1 inhibitor (C1-INH) and it is associated with mutations in the SERPING1 gene. Recently, HAE with normal C1 inhibitor has been described, resulting from mutations in F12 gene, which encodes coagulation factor XII (FXII), designated as FXII-HAE; and from mutations in PLG and ANGPT1 genes, which encode Plasminogen and Angiopoietin-1, characterizing PLG-HAE and ANGPT1-HAE types. HAE with normal C1-INH does not present with decrease in quantitative and/or functional levels of C1-INH or C4, and diagnosis is carried out by presence of suggestive clinical symptoms and family history. Diagnosis can only be confirmed by genetic sequencing. The objectives of the present study were: to evaluate the allelic discrimination as an alternative method to sequencing by Sanger method for the diagnosis of HAE with normal C1-INH due to mutation c.983C>A in F12 gene; to determine whether allelic discrimination would be a better cost-effective technique; and to investigate presence of other mutations previously described in exon 9 of F12 gene and in PLG and ANGPT1 genes in patients with clinical suspicion of HAE with normal C1-INH who were negative for c.983C>A mutation in F12. One hundred and eighty-four individuals including 51 index patients with clinical suspicion of HAE with normal C1-INH and their relatives were previously investigated by Sanger sequencing. These individuals were investigated for allelic discrimination, and concordance of the results for the c.983C>A mutation was verified by Kappa statistics. Costs and execution time of the two methods were evaluated. Negative index cases for c.983C>A mutation in F12 gene were evaluated for other mutations in exon 9 of the F12 gene and for mutations previously described c.988A>G and c.807G>T in PLG and ANGPT1, respectively, using sequencing by Sanger method. Mutation in F12 gene was identified in 96 individuals (24 index patients and 72 relatives). In all these patients, the c.983C>A mutation was found. 88 subjects were negative for this mutation. The results were 100% concordant between the two methods. Seventy-one of the 96 patients positive for the c.983C>A mutation were female; 78.9% and 56% were symptomatic female and male patients, respectively. The allelic discrimination presented cost and execution time 79.7% and 82.3% lower in comparison to sequencing by Sanger, respectively. Other mutations in F12 gene, and mutations in PLG and ANGPT1 were not found. Among patients who were negative for mutations associated to HAE with normal C1-INH, 11 were diagnosed as unknown HAE and 16 as idiopathic nonhistaminergic acquired angioedema. The results of present study allowed us to construct an algorithm for diagnosis of patients with HAE with normal C1-INH. In areas where the c.983C>A mutation in F12 is predominant among patients with FXII-HAE, allelic discrimination may be a suitable method for initial screening. In patients with negative results, sequencing of F12 exon 9 by the Sanger method would be indicated. Remaining patients with negative results would be genotyped for mutations previously described in PLG and ANGPT1. Future studies at other sites will be needed to establish whether allelic discrimination would be more cost-effective, with potential for more accessibility to diagnosis in patients with the disease in Brazil

Receptores acoplados a proteína G (GPCRs) são proteínas integrais de membrana caracterizados por possuírem sete ?-helices transmembranares e por isso também são chamados de receptores 7TM. Esta superfamília de receptores medeia um grande numero de processos fisiológicos e é alvo para aproximadamente 40% de todas as drogas no mercado. O receptor de Bradicinina de tipo 2 (B2) é o principal mediador do sistema Calicreina-Cinina e é classicamente ativado pelo nonapeptídeo Bradicinina (BK). Trabalhos recentes descreveram agonistas para diferentes GPCRs, que podem ativar seletivamente (ou pelo menos preferencialmente) vias de sinalização dependentes de proteína G ou do acoplamento de ?-arrestina, sendo este fenômeno denominado agonismo tendencioso (do inglês \"biased agonism\"). Neste trabalho estão sendo desenhados e sintetizados uma serie de análogos com o objetivo de produzir novos ligantes com distintas propriedades bioquímicas e farmacológicas. Alguns destes análogos já sintetizados apresentaram características interessantes nos perfis de ativação. Estes análogos devem ser utilizados como modelos para a síntese e caracterização de novas gerações de análogos com potenciais propriedades de agonismo tendencioso. Nos acreditamos que o desenho de novos agonistas tendenciosos pode levar ao desenvolvimentos de uma nova geração de drogas, seletivas para ativação não somente de um subtipo de receptor, mas também de uma via de sinalização especifica / G-protein coupled receptors (GPCRs) are integral membrane proteins characterized by bearing seven transmembrane ?-helices, and are therefore also known as 7TM receptors. This receptor superfamily mediates a large number of physiological processes and is subject to approximately 40% of all drugs on the market. The type 2 Bradykinin receptor (B2) is the primary mediator of the Kallikrein-Kinin System and is classically activated by the nonapeptide Bradykinin (BK). Recent studies have described different GPCRs agonists which can selectively activate (or at least preferably) dependent signaling pathways of G protein or ?-arrestin coupling, this phenomenon is called biased agonism. This work are based in design and synthesize a series of analogs with the goal of producing new ligands with different biochemical and pharmacological properties. Some of these synthesized analogs have presented interesting characteristics in activation profiles. These analogs should be used as templates for the synthesis and characterization of novel analogs with properties of biased agonism. We believe that the design of novel agonists can lead to development of a new generation of drugs, not only selective for activation of a receptor subtype but also a specific signaling pathway

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.

Receptores acoplados a proteína G (GPCRs) são proteínas integrais de membrana caracterizados por possuírem sete ?-helices transmembranares e por isso também são chamados de receptores 7TM. Esta superfamília de receptores medeia um grande numero de processos fisiológicos e é alvo para aproximadamente 40% de todas as drogas no mercado. O receptor de Bradicinina de tipo 2 (B2) é o principal mediador do sistema Calicreina-Cinina e é classicamente ativado pelo nonapeptídeo Bradicinina (BK). Trabalhos recentes descreveram agonistas para diferentes GPCRs, que podem ativar seletivamente (ou pelo menos preferencialmente) vias de sinalização dependentes de proteína G ou do acoplamento de ?-arrestina, sendo este fenômeno denominado agonismo tendencioso (do inglês \"biased agonism\"). Neste trabalho estão sendo desenhados e sintetizados uma serie de análogos com o objetivo de produzir novos ligantes com distintas propriedades bioquímicas e farmacológicas. Alguns destes análogos já sintetizados apresentaram características interessantes nos perfis de ativação. Estes análogos devem ser utilizados como modelos para a síntese e caracterização de novas gerações de análogos com potenciais propriedades de agonismo tendencioso. Nos acreditamos que o desenho de novos agonistas tendenciosos pode levar ao desenvolvimentos de uma nova geração de drogas, seletivas para ativação não somente de um subtipo de receptor, mas também de uma via de sinalização especifica / G-protein coupled receptors (GPCRs) are integral membrane proteins characterized by bearing seven transmembrane ?-helices, and are therefore also known as 7TM receptors. This receptor superfamily mediates a large number of physiological processes and is subject to approximately 40% of all drugs on the market. The type 2 Bradykinin receptor (B2) is the primary mediator of the Kallikrein-Kinin System and is classically activated by the nonapeptide Bradykinin (BK). Recent studies have described different GPCRs agonists which can selectively activate (or at least preferably) dependent signaling pathways of G protein or ?-arrestin coupling, this phenomenon is called biased agonism. This work are based in design and synthesize a series of analogs with the goal of producing new ligands with different biochemical and pharmacological properties. Some of these synthesized analogs have presented interesting characteristics in activation profiles. These analogs should be used as templates for the synthesis and characterization of novel analogs with properties of biased agonism. We believe that the design of novel agonists can lead to development of a new generation of drugs, not only selective for activation of a receptor subtype but also a specific signaling pathway

este trabalho estudamos a interação do hormônio peptídico bradicinina (BK, \'Arg POT.1\'-\'Pro POT.2\'-\'Pro POT.3\'-\'Gly POT.4\'-\'Phe POT.5\'-\'Ser POT.6\'-\'Pro POT.7\'-\'Phe POT.8\'-\'Arg POT.9\')e seus fragmentos (des-\'Arg POT.1\'-BK, des-\'Arg POT.9\'-BK e \'BK POT.1-5\'-) com membranas lipídicas, utilizando as técnicas de Fluorescência e Ressonância Pararnagnética Eletrônica (EPR. Por fluorescência, monitoramos as alterações espectrais da sonda fluorescente extrínseca ácido orto-aminobenzóico (Abz), incorporada à bradicinina (Abz-BK) e a seus fragmentos. Observamos um deslocamento espectral em direção ao azul, de aproximadamente 6 nm e um aumento dos valores de anisotropia e tempo de vida da fluorescência na presença de vesículas de dimiristoil fosfatidilglicerol (DMPG), indicativo da interação peptídeo-membrana. Os resultados das medidas de anisotropia com resolução temporal confirmaram esses dados, sendo que para os peptídeos em solução, encontramos um tempo de correlação rotacional da ordem de ps, e na presença de uma concentração saturante de DMPG houve um aumento desses tempos. A sonda extrínseca Abz foi inicialmente testada, para nos assegurarmos da sua validade, ou seja, de que não estaria interferindo nos processos de interação. Pela técnica de EPR, monitoramos as alterações causadas pelos peptídeos na estrutura das membranas lipídicas de DMPG, através de diferentes marcadores de spin inseridos em diferentes posições da cadeia hidrocarbônica. Para temperaturas acima da transição de fase líquido-cristalina do DMPG ( 20°C), todos os marcadores usados indicaram que I O % em moles dos peptídeos, em relação ao sistema lipídico, interagem com as vesículas de DMPG, tornando a membrana menos fluida, sugerindo urna penetração parcial dos peptídeos na membrana. Na fase gel, a bradicinina causou uma forte diminuição na fluidez da membrana, sendo que a l5°C o sistema BK-DMPG apresentou o efeito de histerese, evidenciada pelo diferente alargamento dos espectros quando a amostra era resfriada (45 a 0°C) e aquecida novamente (O a 45°C). Esses resultados são específicos do sistema BK-DMPG, não sendo encontrados com os fragmentos da bradicinina, nem com os cátions testados: o íon monovalente (Na+) e divalente (Zn++ ), nem com o peptídeo pentalisina. / In this work we studied the interaction of the peptide hormone bradykinin (BK, \'Arg POT.1\'-\'Pro POT.2\'-\'Pro POT.3\'-\'Gly POT.4\'-\'Phe POT.5\'-\'Ser POT.6\'-\'Pro POT.7\'-\'Phe POT.8\'-\'Arg POT.9\') and fragments (des-Arg 1-BK, des-Arg9-BK e BK1-5) with model lipid membranes, using two different techniques: Fluorescence and Electron Paramagnetic Resonance (EPR). We monitored the spectral alterations of the extrinsic fluorescent probe ortho­ aminobenzoic acid (Abz), bound to the peptide bradykinin (Abz-BK) and its fragments. A blue shift of 6 nm in the emission spectra and an increase in fluorescence anisotropy and lifetime in the presence of dimyristoyl phosphatidylglycerol (DMPG) were observed, indicating the peptide­ membrane interaction. Time resolved anisotropy measurements are in accord with these results. For the peptides in solution, we found a rotational correlation time on the ps range, and in the presence of a saturating concentration of DMPG this time was increased. The fluorescence properties of the extrinsic probe were tested to ensure its validity, i. e., the minimum interference of the probe in the peptide-lipid interaction process. By EPR we monitored the alterations caused by the peptide on the structure of DMPG bilayers, using spin labels incorporated in the membrane at two different positions of the hydrocarbon chain (5 and 12). For temperatures above the lipid gel-liquid crystal thermal transition 2(0°C) all the spin labels used indicated that at 10 mol % peptide, interact with DMPG turning the membrane less fluid, suggesting a partial penetration of these peptides in the membrane. In the lipid gel phase, BK was found to cause a decrease of membrane fluidity. At l5°C, the BK-DMPG system presents a hysteresis effect, evidenced by the different spectra yielded upon cooling (45 to 0°C) and heating (O to 45°C) the sample. These results were found to be different from those elicited by the BK fragments, and other cations tested: the monovalent (Na+,the divalent (Zn++), and the peptide peptide pentalysine