A síndrome hiperornitinemia-hiperamonemia-homocitrulinúria (HHH) é um erro inato do metabolismo do ciclo da ureia, de caráter autossômico recessivo e caracterizada por um defeito no transporte mitocondrial de ornitina (Orn), levando a um acúmulo citosólico desse aminoácido, além do acúmulo de homocitrulina (Hcit) e amônia. Os sinais e sintomas clínicos são variáveis, dentre eles podemos citar coagulopatia, coma, letargia, retardo mental, atrofia cortical e ataxia cerebelar. Embora os sintomas neurológicos sejam frequentes, a fisiopatogenia dessa doença ainda é desconhecida. Nesse trabalho investigamos os efeitos in vitro e ex vivo da Orn e Hcit sobre importantes parâmetros de homeostase redox e energética em cerebelo de ratos de 30 dias de vida. Além disso, também investigamos os efeitos desses metabólitos sobre alguns parâmetros em astrócitos cultivados de córtex cerebral. Primeiramente investigamos os efeitos in vitro da Orn e Hcit sobre importantes parâmetros de homeostase redox e energética em cerebelo de ratos jovens. Ambos metabólitos aumentaram significativamente os níveis de substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBA-RS). Além disso, esses níveis foram totalmente prevenidos pela melatonina e pela glutationa reduzida (GSH). Observamos também que os níveis da produção de nitratos e nitritos não foi alterada por nenhum dos metabólitos utilizados, por outro lado, a Hcit aumentou a produção de peróxido de hidrogênio Ao investigarmos os níves de GSH observamos que tanto a Orn quanto a Hcit reduziram esse parâmetro e que a Orn reduziu o conteúdo de grupamentos sulfidrila, indicando uma dimunioção nas defeas antioxidantes não enzimáticas. Com relação ao metabolism energetic, a Orn e Hcit diminuíram a atividade da enzima aconitase, porém não alteraram outros parâmetros estudados. Além disso, a redução causada pela Orn foi prevenida pela GSH, indicando que essa enzima é suscetível a oxidação causada por exxe aminoácido. Também investigamos os efeitos ex vivo da injeção intracerebelar de Orn e Hcit sobre importantes parâmetros de estresse oxidativo e sobre a ativdade da Na+, K+ ATPase. A Orn aumentou significativamente os níveis de TBA-RS e atividade da superóxido dismutase, catalase, glutationa peroxidase, glutationa redutase e glucose 6-fosfato desidrogenase e diminuiu a ativdade da Na+,K+-ATPase. Por outro lado, as concentrações de GSH não foram alteradas pelo tratamento com ornitina. Por fim, a Hcit não foi capaz de alterar nenhum dos parâmetros avaliados. Os efeitos da Orn e Hcit foram também investigados em astrócitos cultivados a partir de córtex cerebral de ratos neonatos. Observamos que Orn e Hcit diminuíram a viabilidade celular, a função mitocondrial e os níveis de GSH, porém não alteraram a produção de citocinas. Nossos resultados demonstram um prejuízo moderado na homeostase energética, porém, quando observamos a homeostase redox, observamos um dano mais pronunciado. Dessa forma, concluímos que alterações na homeostase energética, mas principalmente na homeostase redox podem estar envolvidos na fisiopatogenia do dano neurológico observado nos pacientes com a síndrome HHH. / Hyperornithinemia-hyperammonemia-homocitrullinuria (HHH) syndrome is an autosomal recessive disorder of urea cycle characterized by a defect in the transport of ornithine (Orn) into mitochondrial matrix leading to accumulation of Orn, homocitrulline (Hcit) and ammonia. The clinical signs and symptoms are variable, ranging from coagulopathy, coma, lethargy, mental retardation, cortical atrophy and cerebellar ataxia. Although neurological symptoms are frequent, the pathophysyology of this disorder is poorly known. In the present study, we investigated the in vitro and ex vivo effects of Orn and Hcit on important parameters of redox and energy homeostasis in cerebellum of 30-day-old rats. Besides that, we also investigated the effects of these metabolites on some parameters in cultured cortical astrocytes. We first studied the in vitro effects of Orn and Hcit on important parameters of redox and energy homeostasis in cerebellum of young rats. Orn and Hcit significantly increased thiobarbituric acid reative species (TBA-RS) levels that was totally prevented by melatonin and reduced glutathione (GSH). We also found that nitrate and nitrite production was not altered by any of the metabolites, in contrast to hydrogen peroxide production, which was significantly enhanced by Hcit. These results suggest that probably reactive nitrogen species were not involved on the observed results Furthermore, GSH concentrations were significantly reduced by Orn and Hcit and sulfhydryl content by Orn, implying an impairment of antioxidant defenses. As regards to energy metabolism, Orn and Hcit provoked a significant reduction of aconitase activity, without altering other parameters of energy metabolism. Furthermore, Orn-elicited reduction of aconitase activity was totally prevented by GSH, indicating that critical groups of this enzyme were susceptible to oxidation caused by this amino acid. We also investigated the ex vivo effects of intracerebellar administration of Orn and Hcit on important parameters of oxidative stress and on Na+, K+ ATPase activity. Similarly with our in vitro results, Orn significantly increased TBA-RS levels and the activities of superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT), glutathione peroxidase (GPx), glutathione reductase (GR) and glucose 6-phosphate dehydrogenase (G6PDH), and reduced Na+,K+-ATPase activity. In contrast, GSH concentrations were not changed by Orn treatment. Furthermore, intracerebellar administration of Hcit was not able to alter any of these parameters. The effects of Orn and Hcit were also investigated in cultured cortical astrocytes. We observed that Orn and Hcit diminished cellular viability, mitochondrial function, GSH levels, without altering cytokine production. Our results demonstrate a mild impairment in energy metabolism, but mostly in redox homeostasis in cerebellum and cortical cultured astrocytes. Therefore, we conclude that alterations of energy metabolism and especially redox homeostasis may be involved in the pathophysiology of the neurological damage observed in patients with HHH syndrome.

Made available in DSpace on 2013-08-07T19:03:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000392352-Texto+Completo-0.pdf: 3991245 bytes, checksum: 80c639419f3fca7909e35fe3f4fbdad6 (MD5) Previous issue date: 2007 / Introduction: Schizophrenia is displays a 1% worldwide prevalence in different countries and cultures. The clinical picture includes positive symptoms, such as delusions and hallucinations, negative symptoms, like the lack of spontaneity, and cognitive, like working memory. The last two groups of symptoms are associated to decreased pre-frontal, basal ganglia and thalamus metabolism. Despite the studied association with brain metabolism and clinical picture, there are almost no studies about brain metabolism and occupational and social handicaps. Objectives: Assessment of the association among cortico-talamic-striatal pathway metabolism by Proton Magnetic Resonance Imaging (1H-MRI) (dorsolateral prefrontal cortex (DLPFC), thalamus and striatum (putamen and caudate nucleus), with occupational handicaps in schizophrenics. Methods: 25 subjects with DSM-IV schizophrenia and 12 healthy controls were assessed by 1H-ERM and by selected Scales of Functional Outcomes (EAFSOSOFAS -Social and Occupational Functioning Assessment Scale), GAF-GAS - Global Assessment Scale), EAS- SAS -Social Adjustment Scale).Differences among groups were assessed by Student t test for differences in means, and Mann Whitney for medians, confirmed by Analysis of Covariance (ANCOVA). Covariance factors were age, sex education, age at onset, illness severity, and working memory. Results: There was a significant difference in metabolism among schizophrenics and controls regarding several parameters. Schizophrenics displayed lower Right DLPFC metabolism in NAA/Cr (p=0,009), NAA/Co (p=0,001), and NAA/(Cr+Co) (p=0,001) ratios, and lower Right Putamen NAA/Co (p= 0,020) and NAA/(Cr+Co) (p= 0,046) ratios, and higher Left Thalamus Co/Cr (p=0,013) ratio. Among schizophrenics Right DLPFC NAA/Co (p= 0,009) and NAA/Cr+Co ratios (p= 0,026) was associated to occupational and social handicap in EAFSO and NAA/Co (p= 0,005) and NAA/Cr+Co (p= 0,020) in GAF. NAA/Co (p= 0,026) ratios were negatively associated to symptom severity (BPRS) and NAA/Cr (p=0,050) ratios were negatively associated to Right Thalamus. DLPFC NAA/Co ratios were negatively associated (p=0,050) to WCST number of completed categories. Discussion: The study provides new evidence and four additional findings about brain metabolism in schizophrenia. The new finding is that lower Right DLPFC metabolism is associated to lower occupational and social functioning in schizophrenia.The additional evidences are (i) lower NAA metabolism (measured by NAA/Cr and NAA/Co ratios) in schizophrenics compared to normal controls, (ii) lower NAA metabolism and functional handicap (measured by EAFSO and GAF, (iii) cognitive deficit (measured by WCST) and (iv) negative association among DLPFC NAA and symptom severity (measured by BPRS). The confirmation of Frontotalamic- striatal metabolic deficits in schizophrenics compared to normal controls provides further insight about physiopathology of the illness. This study of functional and metabolic deficits in schizophrenia, if confirmed by additional studies in high risk population will strengthen that understanding of neuronal dysfunction and/or neuronal loss probably anteceding schizophrenia onset. Increased brain dysfunction after illness onset would result in decreased coping ability to daily life demands and lower occupational outcomes in schizophrenia. / Introdução: a esquizofrenia é um transtorno psiquiátrico grave, de etiologia multifatorial, atingindo cerca de 1% da população. Numerosos aspectos dos sintomas esquizofrênicos, incluindo as alterações cognitivas e o empobrecimento ocupacional e social, mostram grande similaridade com a hipofrontalidade decorrente de lesões do córtex frontal. Estudos de neuroimagem têm revelado hipometabolismo no córtex pré-frontal, no tálamo e nos núcleos da base e uma correlação positiva com a gravidade do quadro clinico dos pacientes esquizofrênicos. Entretanto, poucos estudos têm analisado a associação entre metabolismo cerebral e prejuízo no funcionamento ocupacional e social destes pacientes. Objetivos: Correlacionar as alterações metabólicas do córtex pré-frontal dorsolateral (CFDL), tálamo, e estriado (putâmen e núcleo caudado), bilateralmente, mensurados à ressonância magnética espectroscópica protônica (¹H-ERM) com o grau de alterações e ocupacionais e sociais em pacientes com esquizofrenia e controles. Materiais e Métodos: Participaram do estudo 25 pacientes com critérios da DSM-IV para esquizofrenia e 12 controles de voluntários sadios sem diagnóstico psiquiátrico de doenças graves, avaliados por ¹H-ERM e por medidas de desfecho funcional (EAFSO, AGF, EAS) cognitivo (WCST) e sintomatológico (BPRS). Foram utilizados métodos de determinação de diferenças entre 2 grupos de médias e medianas, por teste t de Student e Mann-withney, com confirmação através de análise de covariância (Ancova), nos modelos lineares(GLM), do software SPSS 10. 0.Com medida de covariância: idade, sexo, educação, início, tempo e gravidade de doença. Resultados: Houve diferença significativa de metabolismo cerebral entre esquizofrênicos e controles em relação a diferentes parâmetros. Foi evidenciada redução de metabolismo no grupo de esquizofrênicos, quando comparados com controles, em CFDL direito em relação às razões metabólicas NAA/Cr (p=0,009), NAA/Co(p=0,001), e NAA/(Cr+Co) (p=0,001), e em putâmen esquerdo nas razões metabólicas NAA/Co (p= 0,020) e NAA/(Cr+Co) (p= 0,046), e aumento de metabolismo em tálamo esquerdo, na razão Co/Cr (p=0,013). Dentro do grupo dos esquizofrênicos, foi detectada associação positiva no CFDL direito, entre os níveis de N-Acetilaspartato, em suas razões NAA/Co (p= 0,009) e NAA/Cr+Co (p= 0,026),e funcionamento ocupacional e social, medido pela escala EAFSO e na AGF em suas razões metabólicas NAA/Co (p= 0,005) e NAA/Cr+Co (p= 0,020) Uma associação negativa da razão NAA/Co (p= 0,026) e sintomatologia psiquiátrica, medida pelo BPRS e associação negativa da razão NAA/Cr (p=0,050) em tálamo direito e uma associação positiva para a razão NAA/Co (p=0,050) em CFDL direito e o número de categorias completadas no WCST.Conclusão: O estudo fornece quatro evidências adicionadas a estudos anteriores, e uma evidência original. O apoio encontrado aos dados da literatura é de (i) diminuição significativa de metabolismo de NAA (medido pelas razões NAA/Cr e NAA/Co) em relação a controles normais, (ii) associação entre metabolismo de NAA e prejuízo funcional, medido pela EAFSO e a AGF, (iii) prejuízo cognitivo medido por WCST e (iv) associação negativa entre alterações dos níveis de NAA no CFDL e sintomas psiquiátricos definidos pelo BPRS. A evidência original (v) foi de que portadores de esquizofrenia possuem menor metabolismo no córtex pré-frontal dorsolateral direito, sendo que maior prejuízo nesta área está associado a maior prejuízo de funcionamento ocupacional e social. Ao confirmar as diferenças de metabolismo cerebral em circuitos fronto-talámo-estriatais nos pacientes com esquizofrenia comparados com controles, corroborando no maior entendimento da fisiopatogenia desta doença. Tomadas em conjunto, estas alterações metabólicas e funcionais, indicam que existe uma possibilidade de que a esquizofrenia se apresente como resultado de uma disfunção ou perda de neurônios, que antecedem, provavelmente, ao início da doença, causando nesses pacientes um maior prejuízo de adaptação às demandas da vida cotidiana.

Made available in DSpace on 2013-08-07T19:03:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000422598-Texto+Completo-0.pdf: 1351554 bytes, checksum: 22248aa2eb43d9dad9079ea2b7472de1 (MD5) Previous issue date: 2010 / Introduction: focal cortical dysplasia is one of the most frequent malformations of cortical development and is closely related intractable epilepsy in children and adults. They are characterized by histological, imaging and electrophysiological characteristics. So far have been described 5 types of magnetic resonance imaging of patients with focal cortical dysplasia. Objectives: To study the relationship between cortical dysplastic lesions and epileptiform electroencephalogram surface and Electrocorticography. Describe the histological patterns, imaging and electrophysiological and surgical results found. Try to correlate electrophysiological patterns and outcome after surgery. Methods: Will be evaluated histology, electroencephalogram, electrocorticography and the MRI of 63 patients operated in the service of epilepsy surgery at the Hospital São Lucas da Pontificia Universidade Católica do Rio Grande do Sul surgical results (regarding the seizure control) were assessed by review of medical records, verifying the status of the rate of success in controlling seizures in consultation with latest revision. These data were confirmed and detailed with a telephone call, where specific questions were performed according to structured form.Results: We observed that 55. 5% of patients were seizure-free at 1 year after surgery. The last visit 47% of patients remained seizure-free. The variables that correlated with favorable prognosis were complete resection of discharges during the surgery and to be free of attacks in the first year after surgery. The only variable that correlated with seizure-free interval was complete resection of the discharges. A magnetic resonance imaging correlated significantly with histopathology findings. Finally, due to the peculiar behavior of epileptic seizures in patients with focal cortical dysplasia, was described a new scale of surgical outcomes for this disease. Conclusion: The surgical outcome of the seizure according to data presented correlates statistically significantly with complete resection of epileptogenic discharges suggestive of dysplasia and with a favorable outcome at one year after surgery. / Introdução: Displasia cortical focal é uma das formas mais freqüentes de malformações do desenvolvimento cortical, estando intimamente relacionada com epilepsia de difícil controle em crianças e adultos. Caracterizam-se por alterações histológicas, imaginológicas e eletrofisiológicas peculiares. Até o momento foram descritos 5 tipos de achados na ressonância magnética de pacientes com displasia cortical focal. Objetivos: Estudar as relações entre lesões displásicas corticais e descargas epileptiformes ao eletroencefalograma de superfície e à Eletrocorticografia. Descrever os padrões histológicos, imaginológicos e eletrofisiológicos, bem como os resultados cirúrgicos encontrados. Tentar correlacionar padrões eletrofisiológicos e desfecho pós-cirúrgico. Métodos: Serão avaliados a histologia, o eletroencefalograma, a eletrocorticografia e a ressonância magnética de 63 pacientes operados no serviço de cirurgia da epilepsia do Hospital São Lucas da Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul. Os resultados cirúrgicos (quanto ao controle de crises) foram avaliados através de revisão de prontuários, verificando-se o status quanto à taxa de sucesso no controle de crises na consulta de revisão mais recente. Estes dados foram confirmados e detalhados através de ligação telefônica, onde foram efetuadas perguntas específicas de acordo com ficha estruturada.Resultados: Foi observado que 55,5% dos pacientes estavam livres de crise em um ano após a cirurgia. Na última visita 47% dos pacientes permaneceram sem crises. As variáveis que se correlacionaram com prognóstico favorável foram ressecção completa das descargas durante a cirurgia, estar livre de crises no primeiro ano do pós-operatório. A única variável que se correlacionou com o intervalo livre de crises foi ressecção completa das descargas. A ressonância magnética de crânio se correlacionou de forma significativa com os achados histopatológicos. Por fim, devido ao comportamento peculiar das crises epilépticas nos pacientes com displasia cortical focal, foi descrito uma nova escala de resultados cirúrgicos para esta patologia. Conclusão: O resultado cirúrgico das crises segundo os dados apresentados se correlaciona de forma estatisticamente significativa com ressecção completa das descargas epileptogênicas sugestivas de displasia e com um resultado favorável em um ano após a cirurgia.

A disfunção neurológica é um sintoma comum em pacientes com Doença do Xarope do Bordo. Entretanto, os mecanismos que levam à neuropatologia dessa doença são pouco conhecidos. Neste trabalho, nós investigamos os efeitos do ácido α-cetoisocapróico (CIC) na incorporação in vitro de proteínas do tipo filamento intermediário de córtex cerebral de ratos durante o desenvolvimento. Fatias de tecido de ratos de 09, 12, 15, 17, 21 e 60 dias foram incubadas com 32P-ortofosfato na presença ou na ausência de CIC. A fração citoesquelética foi isolada e a radioatividade incorporada nas proteínas de filamento intermediário foi medida. Nós observamos que o CIC diminui a incorporação in vitro de 32P nas proteínas estudadas até 12 dias, entretanto, a fosforilação aumentou nas fatias de tecido de ratos de 17, 21 e 60 dias e nenhuma alteração ocorreu nas fatias cerebrais dos animais de 15 dias. Nós também testamos a influência do sistema glutamatérgico na incorporação in vitro de 32P nas proteínas estudadas, incubando fatias de córtex cerebral na presença de glutamato, agonistas e antagonistas glutamatérgicos. O glutamato apresentou um efeito similar ao observado para o CIC na fosforilação das proteínas de filamento intermediário durante o desenvolvimento, mas não afetou a incorporação in vitro de 32P nas proteínas estudadas nos ratos de 60 dias, sugerindo que nos animais adultos o CIC aumenta a incorporação in vitro nas proteínas estudadas por outros mecanismos. Além disso, nós observamos que os agonistas glutamatérgicos ionotrópicos NMDA, AMPA e cainato mimetizam o efeito inibitório do CIC, enquanto os agonistas metabotrópicos 1S, 3R ACPD e L-AP4 não induziram alterações na incorporação in vitro de 32P nas proteínas de filamento intermediário estudadas nos animais de 09 dias. Nos ratos de 21 dias, somente os agonistas ionotrópicos NMDA e AMPA mimetizaram o efeito estimulatório do CIC. Também observamos que quando fatias de córtex cerebral de ratos de 09 e 21 dias foram incubadas com 1mM CIC seguidas de incubação com o DL-AP5, um antagonista específico para receptores NMDA, ou com CNQX, antagonista de receptores ionotrópicos AMPA e cainato, o efeito inibitório ou estimulatório do ácido na fosforilação in vitro de ratos de 09 e 21 dias foi revertido. Estes resultados demonstram que o CIC, nas mesmas concentrações encontradas no sangue de crianças afetadas por DXB, altera o sistema de fosforilação associado com as proteínas do citoesqueleto, via sistema glutamatérgico, de maneira regulada pelo desenvolvimento. Portanto, é provável que a alteração de fosforilação das proteínas de citoesqueleto cerebral seja importante para o entendimento da patofisiologia da disfunção neuronal e das alterações estruturais observadas do SNC dos pacientes com DXB.

Orientador: Ana Silvia Alves Meira Tavares Moura / Coorientador: José de Anchieta Castro e Horta Junior / Banca: Silvia Mitiko Mishida / Banca: Camila Contin / Banca: Denise Sartori / Resumo: O estudo foi realizado com 56 coelhos do grupo genético Botucatu desmamados com 35 dias de idade e acompanhados até atingirem 79 dias. O objetivo foi avaliar a ansiedade de coelhos em crescimento frente a dois tipos de enriquecimento: o ambiental e o social. Os animais foram distribuídos em um delineamento inteiramente casualizado, com arranjo fatorial de 2 x 2 (com ou sem enriquecimento físico e com ou sem enriquecimento social), com 4 repetições. Os animais com enriquecimento social foram alojados em oito gaiolas coletivas, seis por gaiola; já os animais privados do contato social foram alojados em oito gaiolas individuais. Chapas galvanizadas foram instaladas nas paredes laterais destas gaiolas para evitar o contato visual entre os animais. Metade das gaiolas (individuais e coletivas), definidas ao acaso, foi enriquecida com pedaços de eucalipto dependurados no teto da gaiola. A avaliação da ansiedade foi realizada com o uso do labirinto em cruz elevado, por meio dos comportamentos de locomoção e os relacionados à ansiedade (imobilização). Realizou-se a observação do tempo de latência até mover-se para um dos braços, bem como o número de entradas e o tempo gasto em cada um dos braços abertos e fechados. Duas observações foram realizadas, cada uma com duração de 5 minutos: a primeira aos 49 e a segunda aos 77 dias de idade. Houve avaliação do desempenho de crescimento dos animais (ganho de peso, consumo e conversão alimentar). Os coelhos alojados sem enriquecimento social permaneceram mais tempo tanto nos braços abertos quanto nos braços fechados, que os animais em grupo. Contudo os animais com enriquecimento social demoraram menos tempo para entrar nos braços abertos, bem como para chegar até o final dos mesmos, além de apresentarem maior número de mergulhos. Nos animais alojados em grupo, os mais velhos fizeram mais tentativas de entrar nos braços abertos que os mais... / Abstract: The study was carried out with 56 rabbits from the Botucatu genetic group weaned at 35 days of age and followed up to 79 days of age. The objective was to evaluate the anxiety of growing rabbits using two types of enrichment: physical and social. The animals were assigned to a completely randomized design with a 2 x 2 factorial arrangement (with or without physical enrichment and with or without social enrichment), with four replicates. The animals with social enrichment were allocated six per cage in eight wire cages whereas the animals deprived of social contact were housed in eight individual wire cages. Galvanized sheets were adapted to the lateral parts of these cages to avoid the visual contact with other animals. Half the cages, randomly chosen, were enriched with eucalyptus sticks hung to the cage ceiling. The evaluation of anxiety was conducted using the elevated plus maze, through the locomotor activity and immobilization behaviors. The latency time to enter one of the arms, as well as the number of entries into and the time spent in each of the arms (open and closed) were recorded. Two observations were made, with the duration of 5 minutes each: the first at 49 and the second at 77 days of age. Growth performance was also assessed (average daily gain, feed consumption and feed conversion). The rabbits housed without social enrichment stayed longer both in the open and closed arms than the animals housed in groups. However, the later showed shorter latency to enter the open arms as well as to reach the end of the open arm, besides presenting a higher number of head dipping. Group-housed animals made more entries into the open arms when they were older than when they were younger. Isolated animals, on the other hand, showed the opposite response: a higher number of entries into the open arms when they were younger than when they were older. The rabbits in physically enriched environment show ... / Doutor

A deficiência da semialdeído succínico desidrogenase, ou acidúria γ-hidroxibutírica, é um erro inato do metabolismo do ácido γ-aminobutírico. Bioquimicamente, é caracterizada pelo acúmulo de elevadas concentrações do ácido γ-hidroxibutírico nos tecidos, líquido cefalorraquidiano, sangue e urina dos pacientes. As manifestações clínicas descritas nesses pacientes são muito variadas e inespecíficas, mas observa-se que os principais sintomas e sinais clínicos são neurológicos. Entretanto, os mecanismos responsáveis pela disfunção neurológica desses pacientes são pouco conhecidos. Neste trabalho, o efeito in vitro do ácido γ-hidroxibutírico foi investigado sobre a quimiluminescência, as substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBA-RS), o potencial antioxidante total (TRAP), a reatividade antioxidante total (TAR) e as atividades das enzimas antioxidantes superóxido dismutase (SOD), catalase (CAT) e glutationa peroxidase (GPX) em homogeneizados de córtex cerebral de ratos jovens com o intuito de esclarecer, ao menos em parte, a etiopatogenia dos sintomas neurológicos característicos dessa doença. O ácido γ-hidroxibutírico aumentou significativamente a quimiluminescência e os níveis de TBA-RS, enquanto que o TRAP e o TAR foram marcadamente reduzidos. No entanto, as atividades das enzimas antioxidantes não foram alteradas pelo ácido γ-hidroxibutírico. Esses resultados indicam que o ácido γ-hidroxibutírico estimula a lipoperoxidação e reduz as defesas antioxidantes não-enzimáticas, sugerindo a participação do estresse oxidativo na neuropatologia da deficiência da semialdeído succínico desidrogenase. Porém, esses achados devem ser confirmados em pacientes afetados por essa doença.

Cistinose é um erro inato do metabolismo, associado ao acúmulo de cistina nos lisossomos, causado pelo efluxo defeituoso de cistina. O acúmulo de cistina provoca uma série de sintomas, dependendo do tecido envolvido. Atrofia cortical é uma possível conseqüência do acúmulo de cistina no córtex cerebral. Contudo, os mecanismos pelos quais a cistina é tóxica para os tecidos estão longe de serem esclarecidos. Considerando que a creatinaquinase é uma enzima tiólica crucial para a homeostasia energética, e que dissulfetos como a cistina podem alterar enzimas tiólicas pela troca tiol/dissulfeto, o objetivo do presente estudo foi investigar o efeito da cistina sobre a atividade da creatinaquinase em homogeneizado total e frações citosólica e mitocondrial de córtex cerebral de ratos Wistar de 21 dias de idade. Nós também fizemos estudos cinéticos e investigamos o efeito da glutationa reduzida, um protetor natural de grupos tiólicos, e cisteamina, a droga usada para o tratamento da cistinose, sobre a atividade da creatinaquinase. Os resultados mostraram que a cistina inibe a atividade enzimática nãocompetitivamente de uma maneira tempo e dose dependente. Resultados mostram ainda que a glutationa preveniu e reverteu parcialmente a inibição causada pela cistina, enquanto a cisteamina preveniu e reverteu completamente aquela inibição, sugerindo que a cistina inibe a atividade da creatinaquinase por interação com os grupos sulfidrílicos da enzima. Devido ao envolvimento da creatinaquinase na homeostasia energética do córtex cerebral, estes resultados sugerem um possível mecanismo para a toxicidade da cistina e também um possível efeito benéfico no uso da cisteamina em pacientes cistinóticos.

A cistinose é uma desordem sistêmica de estocagem autossômica recessiva hereditária rara, causada pelo transporte deficiente de cistina através da membrana lisossomal.. O acúmulo excessivo de cistina dentro dos lisossomos leva à destruição tecidual por mecanismos ainda não totalmente compreendidos. O acúmulo de cistina no sistema nervoso central pode provocar sintomas neurológicos tais como: convulsões, tremores e retardo mental. A hipertriptofanemia é uma desordem metabólica rara, provavelmente causada por um bloqueio na conversão do triptofano a quinurenina, acumulando triptofano e alguns de seus metabólitos no plasma e tecidos dos pacientes. Os pacientes apresentam retardo mental leve a moderado com respostas afetivas exageradas, mudanças periódicas de humor, comportamento hipersexual, e ataxia, além de erosões cutâneas de hipersensibilidade e retardo no crescimento. A fenilcetonúria é um erro inato do metabolismo causado pela deficiência severa na atividade da enzima fenilalanina hidroxilase hepática que converte fenilalanina em tirosina. Esta doença é bioquimicamente caracterizada pelo acúmulo de fenilalanina e seus metabólitos, fenilpiruvato, fenillactato, fenilacetato, feniletilamina e O-hidroxifenilacetato no sangue e outros tecidos. Pacientes não tratados podem apresentar severo retardo mental e psicomotor e, em alguns pacientes, irritabilidade, movimentos despropositados, reflexos diminuídos dos tendões, convulsões, formação deficiente de mielina e microcefalia. Apesar de haver um consenso sobre o papel da fenilalanina no dano cerebral, os mecanismos pelos quais a fenilalanina é neurotóxica parece serem múltiplos e ainda pouco conhecidos. Estas 3 doenças: fenilcetonúria, hipertriptofanemia e cistinose são caracterizadas como Erros Inatos do Metabolismo. Os pacientes afetados por qualquer uma destas patologias apresentam uma característica clínica comum: o dano cerebral. Considerando que o metabolismo energético parece estar alterado nas três doenças e que a piruvatoquinase é uma enzima crucial para o metabolismo da glicose e liberação/armazenamento de energia para o cérebro, decidimos estudar o efeito dos três aminoácidos acumulados nestas doenças (fenilalanina, triptofano e cistina) sobre a atividade desta enzima em córtex cerebral de ratos, já que a alteração da atividade dessa enzima poderia contribuir para o dano cerebral característico nestes pacientes. Os estudos in vitro e in vivo mostraram que a o fenilalanina e o triptofano inibem a atividade da piruvtoquinase e que esta inibição pode pode ser prevenida por alanina. Quanto à cistina, os estudos in vitro mostraram que este aminoácido inibe a atividade da piruvatoquinase por dois mecanismos distintos, um dos quais parece envolver os grupos tiólicos da enzima e que pode ser prevenido e revertido pela cisteamina. Os estudos cinéticos sugeriram que a piruvatoquinase possui um sítio de ligação para aminoácidos (e talvez para alguns derivados de aminoácidos, como o fenilpiruvato) regulando a atividade da enzima. Se a inibição da atividade da piruvatoquinase também ocorrer nos pacientes afetados pelas doenças estudadas, é possível que medidas tais como a suplementação dietética de alanina e de glicose para os pacientes com fenilcetonúria e hipertriptofanemia e de cisteamina para os pacientes com cistinose, sejam benéficas. Entretanto, mais estudos são necessários antes de considerar o uso de tais medidas para os pacientes.

Os ácidos fitânico (Fit) e pristânico (Prist) são ácidos graxos saturados de cadeia lateral ramificada, cujas concentrações estão aumentadas em diversas doenças peroxissomais. Os pacientes afetados por essas desordens apresentam manifestações clínicas heterogêneas com envolvimento neurológico importante. O aumento nas concentrações do Fit e Prist, que podem chegar a 5000 μM e 300 μM no plasma, respectivamente, parece estar correlacionado com a severidade das doenças, indicando que estes ácidos graxos possam ser neurotóxicos. Considerando que a fisiopatologia dos sintomas neurológicos dessas doenças ainda não está bem estabelecida e tendo em vista a importância do metabolismo energético para o sistema nervoso central, o presente trabalho se propôs a investigar os efeitos in vitro dos ácidos Fit e Prist sobre vários parâmetros do metabolismo energético. Inicialmente, observamos que o Fit não diminuiu a produção de CO2 a partir de D-[U-14C] glicose e ácido [1-14C] acético, sugerindo que não houve comprometimento da via glicolítica ou do ciclo do ácido cítrico (CAC). Esse último resultado foi confirmado pela determinação da atividade das enzimas do CAC, onde não foram observadas alterações. Por outro lado, o Fit diminuiu significativamente a atividade dos complexos I, I-III, II, II-III e IV da cadeia respiratória, indicando que o fluxo de elétrons por essa cadeia está prejudicado na presença desse ácido graxo. Também verificamos que a atividade da enzima creatina quinase não foi alterada pelo Fit. Finalmente, medimos a atividade da enzima Na+,K+-ATPase na presença de Fit e observamos que esse ácido graxo diminuiu de maneira acentuada essa atividade, indicando que a neurotransmissão está prejudicada por esse metabólito. Por outro lado, investigamos a ação do Prist sobre a produção de CO2 a partir de ácido [1-14C] acético e observamos que esse metabólito diminuiu esse parâmetro, indicando o comprometimento do CAC. Avaliamos se esse efeito deletério pudesse ter sido causado pela diminuição de coenzima A devido a uma possível competição entre o Prist e acetato por essa coenzima. Observamos que os efeitos inibitórios sobre essa atividade não foram devidos a uma depleção de coenzima A. Em seguida, investigamos o efeito do Prist sobre as atividades dos complexos da cadeia respiratória e observamos que esse ácido graxo diminuiu a atividade dos complexos I, II e II-III sem interferir com a atividade do complexo IV, o que indica claramente que esse ácido graxo interfere no fluxo dos elétrons pela cadeia respiratória, podendo potencialmente comprometer a geração de ATP. Também observamos que a atividade da enzima creatina quinase não foi alterada pelo Prist. Entretanto, foi observada uma diminuição acentuada na atividade da enzima Na+,K+-ATPase causada pelo Prist, o que indica que pode haver um comprometimento na manutenção do potencial da membrana necessário para o funcionamento da neurotransmissão. Nossos resultados sugerem que os ácidos graxos Fit e Prist acumulados em algumas doenças peroxissomais comprometem o metabolismo energético e possivelmente a neurotransmissão e que esses mecanismos podem estar envolvidos no dano neurológico apresentado pelos pacientes afetados por essas desordens. / Phytanic acid (Phyt) and pristanic acid (Prist) are branched-chain saturated fatty acids whose concentrations are elevated in various peroxisomal disorders. Patients affected by these disorders present heterogeneous clinical manifestations with predominant neurological involvement. The elevation of plasma, Phyt and Prist concentrations, that can reach up to 5000 μM and 300 μM, respectively, seems to be correlated with the severity of the symptoms, indicating that these fatty acids may be neurototoxic. Considering that the pathophysiology of the neurological symptoms of these diseases are not well established and the importance of the energy metabolism to the central nervous system, the present work proposed to investigate the in vitro effects of Phyt and Prist on various parameters of energy metabolism. Initially, we observed that Phyt did not reduce CO2 production from labeled glucose and acetate, suggesting that this acid did not alter glycolysis and citric acid cycle (CAC) activity. CAC enzyme activities were also not modified by Fit reinforcing the view that the CAC is not disturbed by Fit. On the other hand, Phyt diminished the activities of complexes I, I-III, II, II-III and IV of the respiratory chain, indicating that the electron flow through this chain is impaired by this fatty acid that could lead toa disturbance of ATP generation. We also verified that the activity of creatine kinase was not altered by this metabolite. Finally, we measured the activity of Na+,K+-ATPase in the presence of Phyt and observed that this fatty acid drastically reduced this activity, indicating that the maintenance of membrane potential and consequently neurotransmission is probably compromised by this metabolite. On the other hand, we investigated the effect of Prist on CO2 production from labeled acetate and observed that this metabolite decrease this parameter, indicating an impairment of CAC functioning. We also evaluated if this effect could be due to a decrease of coenzyme A due to a possible competition between Prist and acetate for this coenzyme. We observed that the inhibitory effects on this activity was not caused by depletion of coenzyme A. Next, we investigated the effect of Prist on the activities of the respiratory chain complexes and observed that this fatty acid reduced the activity of complexes I, II and II-III without interfering with complex IV, which clearly indicates that this fatty acid compromises the electron flow through the respiratory chain that could potentially reduce ATP generation. We also verified that the activity of creatine kinase was not altered by Prist. However, we observed a large decrease on the activity of Na+,K+-ATPase caused by Prist, which indicates that there can be a compromise on the maintenance of membrane potential necessary to a normal neurotransmission Our results suggest that the fatty acids Phyt and Prist accumulated in some peroxisomal diseases compromise energy metabolism and possibly the neurotransmission and that these mechanisms may be involved with the neurological damage presented by patients affected by these disorders.

A deficiência da 3-metilcrotonil-CoA carboxilase (3MCCD) é uma doença autossômica recessiva do metabolismo da leucina, caracterizada bioquimicamente por um acúmulo tecidual de 3-metilcrotonilglicina (3MCG), ácido 3-hidroxi-isovalérico e ácido 3-metilcrotônico (3MCA), bem como de uma deficiência secundária de L-carnitina. A apresentação clínica nos pacientes é bastante variável, mas geralmente apresentam sintomas neurológicos, atraso no desenvolvimento, cardiomiopatia, bem como desenlace fatal em crianças. Tendo em vista que a patogênese da doença ainda é desconhecida, no presente trabalho foram investigados os efeitos da 3MCG e do 3MCA sobre importantes parâmetros de estresse oxidativo em córtex cerebral de ratos jovens. Demonstrou-se que a 3MCG e o 3MCA aumentaram os níveis das substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBA-RS) bem como a formação de grupamentos carbonila, indicando que esses metabólitos provocam oxidação lipídica e proteica. Além disso, a elevação de TBA-RS provocada pela 3MCG foi prevenida pelos antioxidantes melatonina e trolox, sugerindo o envolvimento de espécies reativas na indução de lipoperoxidação. Considerando que o inibidor da óxido nítrico sintase Nω-nitro-L-arginina metill éster (L-NAME) não alterou os efeitos da peroxidação lipídica e que a produção de óxido nítrico não foi alterada pela 3MCG, presume-se que espécies reativas de oxigênio estão envolvidas nesse efeito. Por outro lado, os níveis de glutationa reduzida (GSH) e a oxidação de grupamentos sulfidrila não foram alterados por 3MCG e 3MCA. Da mesma forma, a atividade de importantes enzimas antioxidantes como a glutationa peroxidase, catalase, superóxido dismutase e glutationa redutase não foi alterada pela 3MCG. Os dados apresentados demonstram que os metabólitos acumulados na 3MCCD induzem oxidação lipídica e proteica e que esses danos podem estar envolvidos, ao menos em parte, na patogênese da doença e nas anormalidades cerebrais apresentadas pelos pacientes. / Isolated 3-methylcrotonyl-CoA carboxylase deficiency (3MCCD) is an autosomal recessive disorder of leucine metabolism biochemically characterized by tecidual accumulation of 3-methylcrotonylglycine (3MCG), 3-hydroxyisovaleric acid and 3-methylcrotonic acid (3MCA), besides that, patients can present a secondary deficiency of L-carnitine. The clinical presentation is highly variable, ranging from severe neurological abnormalities, developmental delay, cardiomyopathy and death in infants, the pathogenesis is poorly known. In the present study, we investigated the in vitro effects of 3MCG and 3MCA on important parameters of oxidative stress in cerebral cortex of young rats. Considering that pathophysiology of this disorder is poorly known, in this present work we investigated the role of 3MCG and 3MCA on important parameters of oxidative stress in cortex cerebral of young rats. Our results show that 3MCG and 3MCA increased thiobarbituric acid-reactive species (TBA-RS) and carbonyl formation, indicating that these compounds provoke lipid and protein oxidation, respectively. Furthermore, 3MCG-induced elevation of TBA-RS were prevented by melatonin and trolox (soluble α-tocopherol), indicating that these effects were due to reactive species. Considering that the nitric oxide inhibitor Nω-nitro-L-arginine methyl ester (L-NAME) did not alter lipid oxidation and that nitric oxide production was not affected by 3MCG, it is presumed that reactive oxygen species were involved in these effects. In contrast, reduced glutathione (GSH) levels and sulfhydryl oxidation were not changed by 3MCG and 3MCA. Similarly, the activity of important antioxidants enzymes such as glutathione peroxidase, catalase, superoxide dismutase and glutathione reductase were not altered by 3MCG. The present data demonstrate that metabolites accumulating in 3MCCD induce lipid and protein oxidative damage that may be involved, at least in part, in the pathophysiology of the brain abnormalities found in this disorder.