Os efeitos da obstrução uretral parcial na musculatura da bexiga urinária de coelhos foram investigadas usando as ferramentas estereológicas. Foram utilizadas 12 fêmeas de coelhos da raça Norfolk, com três meses de idade e peso corporal variando de 2,5-3,0 kg. O procedimento cirúrgico consistiu de celiotomia mediana retro-umbilical para exposição da bexiga urinária. A parede dorsal da uretra foi divulsionada de sua íntima associação com o útero e vagina, o suficiente para a passagem de fio nylon 2-0. Um pino de Steinmann (3 mm de diâmetro) foi interposto temporariamente entre a uretra e o fio para determinar indiretamente o grau de obstrução uretral. Após três, sete e doze semanas os animais foram ortotanasiados e comparados com o grupo de animais controle (não obstruídos). Os fragmentos da bexiga foram preparados para microscopia de luz. Cortes seriados foram realizados para o estudo morfométrico e estereológico. Os três eixos: crânio-caudal (CC), dorso-ventral (DV) e latero-lateral (LL) aumentaram em todos os grupos analisados: controle, 3, 7 e 12 semanas. Os valores para CC foram estatisticamente similares para 3, 7 e 12 semanas. O mesmo foi observado no eixo DV. Os valores para o eixo LL foram similares para os grupos de 7 e 12 semanas. O estudo morfométrico baseou-se em determinar o tamanho da fibra (área seccional) e comprimento da fibra muscular. Nos animais do grupo de 3, 7 e 12 semanas foi observado um aumento de 4,63x, 4,32x e 7,10x no tamanho celular e um decréscimo de 2,55x, 1,94x e 4,04x no comprimento da fibra muscular quando comparados ao grupo controle. O estudo estereológico baseou-se em estimar o volume referência (Vref), a densidade numérica (Nv), o número total de fibras musculares (N), a densidade de volume (Vv) e o volume da fibra muscular (Vn). O Vref apresentou um aumento de 11,07x, 7,98x e 31,7x quando comparado com o grupo controle. A densidade numérica (Nv) aumentou 0,06x e 0,05x para os grupos de 3 e 7 semanas, respectivamente, em relação ao grupo controle. O grupo de 12 semanas, no entanto, apresentou um decréscimo de 0,01x em comparação com o grupo controle. Os grupos de 3, 7 e 12 semanas apresentaram, respectivamente, um aumento de 0,81x, 12,56x e 38,43x em número total de células. A densidade de volume (Vv) para os grupos de 3, 7 e 12 semanas apresentou um aumento de 0,97x, 0,56x e 0,86x em relação ao grupo controle. E finalmente, o volume médio da fibra muscular apresentou um aumento de 0,62x, 0,81x e 0,82x, respectivamente para os animais de 3, 7 e 12 semanas. Os dois mecanismos: hipertrofia e hiperplasia ocorrem na bexiga urinária de coelhos, porém não sabemos a seqüência exata em que aparecem. / The effects of partial urethral obstruction on rabbit´s urinary bladder musculature were investigated using stereological designed methods. A total of 12 female Norfolk rabbits weighing from 2.5 to 3 kg were used. A retro-umbilical celiotomy was made to expose the urinary bladder. The urethra´s dorsal wall was isolated from its association with the uterus. A 3mm-Steinmann-pin was positioned on the urethra to produce a standard degree of obstruction and a ligature was tied up around it, using a 2-0 nylon silk. Three, seven and twelve weeks after the surgery procedures the rabbits were euthanised. Bladder fragments were prepared for light microscopy. Serial sections were performed to morphometric and stereological study. In relation to the bladder axis: cranio-caudal (CC), dorso-ventral (DV) and latero-lateral (LL) increased in all groups analysed: control, 3, 7 and 12 week-obstructed animals. Values for CC were statistically similar for 3, 7 and 12-week-obstructed groups. The same was observed for DV axis. The LL axis showed values statistically similar for 7 and 12-week-obstructed groups. The morphometric study was based on the muscle fibre size (sectional area) and the muscle fibre length. In 3, 7 and 12-week-obstructed animals, it was observed a 4.63, 4.32 and 7.10-fold cell size increase and a 2.55, 1.94 and 4.04-fold decrease in length, respectively, when compared to control group. As for the stereological study. Vref presented a 11.07, 7.98 and 31.7-fold increase when compared to control subjects. Numerical density (Nv) increased by 0.06 and 0.05 in 3 and 7-week-obstructed groups, respectively, in relation to control group. Twelve week-obstructed group. Presented however a 0.01x-decrease compared to control animals. Three, seven and twelve-week-obstructed groups presented, respectively, 0.81, 12.56 and 38.43-fold increase in total number of cells (N). Volume density presented a 0.97, 0.56 and 0.86-fold increase in 3, 7 and 12-week-obstructed groups, respectively. And finally, mean muscle cell volume (Vn) presented a 0.62, 0.81 and 0.82-fold in 3, 7 and 12-week obstructed groups, respectively. Both mechanisms: hypertrophy and hyperplasia happened to occur on rabbit´s urinary bladder, thought we do not know the exact sequence in which they appear altogether.

Os efeitos da obstrução uretral parcial na musculatura da bexiga urinária de coelhos foram investigadas usando as ferramentas estereológicas. Foram utilizadas 12 fêmeas de coelhos da raça Norfolk, com três meses de idade e peso corporal variando de 2,5-3,0 kg. O procedimento cirúrgico consistiu de celiotomia mediana retro-umbilical para exposição da bexiga urinária. A parede dorsal da uretra foi divulsionada de sua íntima associação com o útero e vagina, o suficiente para a passagem de fio nylon 2-0. Um pino de Steinmann (3 mm de diâmetro) foi interposto temporariamente entre a uretra e o fio para determinar indiretamente o grau de obstrução uretral. Após três, sete e doze semanas os animais foram ortotanasiados e comparados com o grupo de animais controle (não obstruídos). Os fragmentos da bexiga foram preparados para microscopia de luz. Cortes seriados foram realizados para o estudo morfométrico e estereológico. Os três eixos: crânio-caudal (CC), dorso-ventral (DV) e latero-lateral (LL) aumentaram em todos os grupos analisados: controle, 3, 7 e 12 semanas. Os valores para CC foram estatisticamente similares para 3, 7 e 12 semanas. O mesmo foi observado no eixo DV. Os valores para o eixo LL foram similares para os grupos de 7 e 12 semanas. O estudo morfométrico baseou-se em determinar o tamanho da fibra (área seccional) e comprimento da fibra muscular. Nos animais do grupo de 3, 7 e 12 semanas foi observado um aumento de 4,63x, 4,32x e 7,10x no tamanho celular e um decréscimo de 2,55x, 1,94x e 4,04x no comprimento da fibra muscular quando comparados ao grupo controle. O estudo estereológico baseou-se em estimar o volume referência (Vref), a densidade numérica (Nv), o número total de fibras musculares (N), a densidade de volume (Vv) e o volume da fibra muscular (Vn). O Vref apresentou um aumento de 11,07x, 7,98x e 31,7x quando comparado com o grupo controle. A densidade numérica (Nv) aumentou 0,06x e 0,05x para os grupos de 3 e 7 semanas, respectivamente, em relação ao grupo controle. O grupo de 12 semanas, no entanto, apresentou um decréscimo de 0,01x em comparação com o grupo controle. Os grupos de 3, 7 e 12 semanas apresentaram, respectivamente, um aumento de 0,81x, 12,56x e 38,43x em número total de células. A densidade de volume (Vv) para os grupos de 3, 7 e 12 semanas apresentou um aumento de 0,97x, 0,56x e 0,86x em relação ao grupo controle. E finalmente, o volume médio da fibra muscular apresentou um aumento de 0,62x, 0,81x e 0,82x, respectivamente para os animais de 3, 7 e 12 semanas. Os dois mecanismos: hipertrofia e hiperplasia ocorrem na bexiga urinária de coelhos, porém não sabemos a seqüência exata em que aparecem. / The effects of partial urethral obstruction on rabbit´s urinary bladder musculature were investigated using stereological designed methods. A total of 12 female Norfolk rabbits weighing from 2.5 to 3 kg were used. A retro-umbilical celiotomy was made to expose the urinary bladder. The urethra´s dorsal wall was isolated from its association with the uterus. A 3mm-Steinmann-pin was positioned on the urethra to produce a standard degree of obstruction and a ligature was tied up around it, using a 2-0 nylon silk. Three, seven and twelve weeks after the surgery procedures the rabbits were euthanised. Bladder fragments were prepared for light microscopy. Serial sections were performed to morphometric and stereological study. In relation to the bladder axis: cranio-caudal (CC), dorso-ventral (DV) and latero-lateral (LL) increased in all groups analysed: control, 3, 7 and 12 week-obstructed animals. Values for CC were statistically similar for 3, 7 and 12-week-obstructed groups. The same was observed for DV axis. The LL axis showed values statistically similar for 7 and 12-week-obstructed groups. The morphometric study was based on the muscle fibre size (sectional area) and the muscle fibre length. In 3, 7 and 12-week-obstructed animals, it was observed a 4.63, 4.32 and 7.10-fold cell size increase and a 2.55, 1.94 and 4.04-fold decrease in length, respectively, when compared to control group. As for the stereological study. Vref presented a 11.07, 7.98 and 31.7-fold increase when compared to control subjects. Numerical density (Nv) increased by 0.06 and 0.05 in 3 and 7-week-obstructed groups, respectively, in relation to control group. Twelve week-obstructed group. Presented however a 0.01x-decrease compared to control animals. Three, seven and twelve-week-obstructed groups presented, respectively, 0.81, 12.56 and 38.43-fold increase in total number of cells (N). Volume density presented a 0.97, 0.56 and 0.86-fold increase in 3, 7 and 12-week-obstructed groups, respectively. And finally, mean muscle cell volume (Vn) presented a 0.62, 0.81 and 0.82-fold in 3, 7 and 12-week obstructed groups, respectively. Both mechanisms: hypertrophy and hyperplasia happened to occur on rabbit´s urinary bladder, thought we do not know the exact sequence in which they appear altogether.

Las calcificaciones vasculares y la osteoporosis son patologías prevalentes en mujeres postmenopáusicas. Ambos trastornos se caracterizan por una distorsión de la arquitectura natural del tejido, donde la inflamación y el estrés oxidativo son condiciones que subyacen. La existencia de posibles mecanismos fisiopatológicos compartidos presupone la posibilidad de nuevas estrategias terapéuticas comunes. Los resultados controvertidos sobre el riesgo/beneficio de la terapia de sustitución hormonal para prevenir patologías asociadas a la menopausia, ha incentivado la búsqueda de nuevas opciones de tratamiento. Los fitoestrógenos se posicionaron como una opción. En este trabajo de tesis se investigó el rol del fitoestrógeno Genisteína en los procesos celulares involucrados en la transformación ósea del lecho vascular, en la remodelación ósea y en la interacción óseo-vascular. A nivel vascular demostramos que la Genisteína regula los procesos celulares involucrados en la calcificación vascular. Empleando cultivos primarios determinamos que, en células endoteliales Genisteína estimula la síntesis de óxido nítrico, ejerce un balance positivo sobre el crecimiento celular favoreciendo su supervivencia frente al estrés oxidativo. Así mismo, en condiciones de inflamación, la Genisteína previene la expresión de moléculas de adhesión celular endoteliales y de integrinas monocíticas involucradas en la adhesión de los mononucleares al endotelio vascular. En células musculares lisas vasculares (CMLV) el tratamiento con el fitoestrógeno previene la transformación celular a linaje símil osteoblástico. En un modelo experimental de transdiferenciación ósea de CMLV, demostramos que la isoflavona reduce la actividad fosfatasa alcalina y la formación de nódulos de calcio en la matriz extracelular de CMLV. Los resultados se corroboraron por ensayos ex vivo, demostrando una marcada disminución en la formación de áreas de calcificación en el tejido aórtico intacto. A diferencia de la acción anti-ósea evidenciada en el sistema vascular, a nivel óseo la Genisteína estimula la osteoblastogénesis y la osteoclastogénesis. La diferenciación de preosteoblastos a osteoblastos maduros se demostró por la estimulación de marcadores tempranos de diferenciación (Runx-2 y REα), por el aumento de la actividad fosfatasa alcalina y del depósito de colágeno y, por la estimulación de la mineralización de la matriz extracelular. En cocultivos de osteoblastos-monocitos, y a través de análisis de cambios morfológicos y expresión de la enzima fosfatasa ácida tartrato resistente, se demostró que Genisteína favorece la maduración monocítica a osteoclastos diferenciados. Desde un punto de vista molecular, el mecanismo de acción del fitoestrógeno incluye la participación del receptor de estrógenos y la vía óxido nítrico sintasa. En su conjunto, los resultados de este trabajo de tesis evidencian una acción selectiva y diferencial de la Genisteína según el tipo celular sobre el cual actúa. Adicionalmente se demostró la existencia de una interacción bidireccional ósea-vascular favoreciendo el crecimiento celular y la angiogénesis. Si bien los datos aportados corresponden a ensayos in vitro en sistemas aislados, sugieren una potencial acción dual de la Genisteína a favor del mantenimiento de la arquitectura natural de ambos tejidos. De confirmarse estas acciones en modelos in vivo se aportaría fundamento para fomentar el consumo de fitoestrógenos como alternativa para promover la salud ósea y cardiovascular. / Although soy phytoestrogen are proposed to prevent or improve postmenopausal vascular and bone diseases, the currently available data are controversial and unclear. In this thesis we investigated the molecular and biochemical action of the isoflavone Genistein on the cellular events involved in vascular calcification and in bone remodeling. We also focused our attention on the interactions between bone and vascular cells. At vascular level, the data obtained supported the hypothesis that Genistein prevents in vitro vascular calcification. To that end, rat aortic vascular cell cultures and murine monocytes in vitro, exposed to Genistein were employed. Genistein down-regulated the expression of endothelial cell adhesion molecules and monocytes integrins, involved in stable leukocyte attachment induced by a pro-inflammatory environment. In endothelial cells, promotes nitric oxide synthesis and under oxidative stress favors cell growth and survival. On vascular muscle cells, the isoflavone markedly reduced cell proliferation and migration. In order to study vascular calcification, muscle cells transdifferentiation into osteoblasts like cells was evaluated. The expression of alkaline phosphatase and the presence of calcified nodules in the extracellular matrix were selected as features of vascular muscle cells transdifferentiation. Both osteoblastic markers were significantly reduced after Genistein treatment. These data were corroborated in ex vivo assays using aortic tissue, where the presence of calcified areas was significantly reduced by Genistein treatment. In contrast to this anti-osteogenic action, on bone cells Genistein promoted osteoblastogenesis and osteoclastogenesis. The isoflavone promoted calvaria preosteoblast differentiation with an earlier up-regulation of the estrogen receptor alpha gene expression and the enhancement of mRNA levels of the Runt-related transcription factor 1 mRNA expression. The differentiative effect was accompanied through, an increase of alkaline phosphatase activity, extracellular collagen deposition and increased matrix mineralization. Using co-cultures of osteoblasts and monocytes, and tartrate resistant acid phosphatase staining, we found that Genistein induced osteoclast differentiation from mononuclear blood cells. The mechanisms displayed by Genistein involved the participation of estrogen receptor and nitric oxide pathway. We also obtained evidence that Genistein acted through a bidirectional cross link between bone and vascular cells, that modulates cells growth and enhanced angiogenesis. Although our data arise from in vitro assays employing isolated cells and required confirmation using in vivo animal models, provide knowledge that support the hypothesis that phytoestrogens could be useful for cardiovascular and bone health.

Processos celulares que governam as NADPH oxidases vasculares em condições patológicas não estão claros ainda. Como os processos redox são parte intrínseca da resposta da célula ao estresse, temos investigado se o estresse oxidativo pode convergir com outros tipos de estresse via Nox(es). No presente estudo, focamos na inibição do proteasoma como uma condição relevante de estresse. A incubação de células musculares lisas com concentrações não apoptóticas de inibidores do proteasoma, MG132 e lactacistina, promoveu aumento na produção basal de superóxido e na atividade da NADPH oxidase, diminuição da atividade da SOD e da razão GSH/GSSG. Por outro lado, a inibição do proteasoma diminui a atividade da Nox após estímulo com Angiotensina II ou Tunicamicina, conhecido estressor do retículo endoplasmático. Em condições basais, MG132 induz a expressão de mRNA da Nox1, entretanto o aumento de Nox1 induzido por Angiotensina II foi diminuído na presença de MG132. O mesmo efeito ocorre com a indução de Nox4 pela Tunicamicina, que nesse caso foi drasticamente reduzida na presença de MG132. Além disso, tanto Angiotensina II quanto Tunicamicina induziram a atividade lítica do proteasoma 20S. A seguir, investigamos as conseqüências fisiológicas do MG132 na sinalização do estresse do RE, uma conhecida resposta mediada por Nox4. Células vasculares incubadas com MG132 induzem a expressão de marcadores do estresse do RE, GRP78 e XBP1, e também os marcadores mais tardios ATF4 e o próapoptótico CHOP/GADD153. Resultados similares ocorrem também com a Tunicamicina. Entretanto, a co-incubação de Tunicamicina e MG132 diminui e a sinalização do estresse do RE. AKT e p38 MAPK foram ativados por MG132, possivelmente como resposta ao estresse induzido pela inibição do proteasoma. Assim, a inibição do proteasoma bloqueia a NADPH oxidase, com aumento da atividade basal e expressão da Nox1 versus forte inibição da ativação e expressão da Nox4 frente ao estímulo. A inibição da Nox4 associa-se e pode contribuir para a inibição pelo MG132 da sinalização do estresse do RE. Portanto, o proteasoma parece exercer papel na integração de estresses celulares envolvendo a NADPH oxidase. A inibição do proteasoma pode ter papel na terapia de doenças associadas a estresse do RE. / Cellular processes governing vascular Nox family NADPH oxidases in disease conditions are unclear. Since redox processes are intrinsic to cell stress response, we asked whether oxidative stress merges with other types of stress via Nox(es). We focused on proteasome inhibition as a relevant stress condition. Vascular smooth muscle cells (VSMC) incubation with non-apoptotic concentrations of proteasome inhibitors MG132 or lactacystin promoted increased baseline superoxide generation (HPLC/DHE products) and NADPH oxidase activity, decreased SOD activity and GSH/GSSG ratio. Conversely, proteasome inhibitors decreased by Nox response to Angiotensin II (AngII) and abrogated Nox response to endoplasmic reticulum (ER) stressor tunicamycin. With MG132, basal Nox1 mRNA levels were increased, while Nox1 response to AngII was blunted. Moreover, MG132 abolished Nox4 mRNA levels TN-induced. Both AngII and TN (at 2 and 4 hs) promoted increased 20S proteasome lytic activity. We next assessed physiological consequences of MG132 in ER stress signaling, a known Nox4- mediated response. VSMC incubation with MG132 alone enhanced expression of the ER stress markers Grp78 and XBP1 and late markers such as ATF4 and proapoptotic CHOP/GADD153. Similar results occurred with the known ER stressor TN. However, co-incubation of TN and MG132 decreased Grp78, Grp94 and CHOP/GADD153, indicating that proteasome inhibition interrupts ER stress. AKT and p38 are activated by MG132 as response to stress and recover to survival. Thus, proteasome inhibition disrupts NADPH oxidase, with increased baseline activity and Nox1 expression vs. strong inhibition of stimulated Nox1 and Nox4 activation/expression. The later effect may underlie MG132-mediated inhibition of ER stress signaling. (Support: FAPESP, CNPq Milênio Redoxoma)

Processos celulares que governam as NADPH oxidases vasculares em condições patológicas não estão claros ainda. Como os processos redox são parte intrínseca da resposta da célula ao estresse, temos investigado se o estresse oxidativo pode convergir com outros tipos de estresse via Nox(es). No presente estudo, focamos na inibição do proteasoma como uma condição relevante de estresse. A incubação de células musculares lisas com concentrações não apoptóticas de inibidores do proteasoma, MG132 e lactacistina, promoveu aumento na produção basal de superóxido e na atividade da NADPH oxidase, diminuição da atividade da SOD e da razão GSH/GSSG. Por outro lado, a inibição do proteasoma diminui a atividade da Nox após estímulo com Angiotensina II ou Tunicamicina, conhecido estressor do retículo endoplasmático. Em condições basais, MG132 induz a expressão de mRNA da Nox1, entretanto o aumento de Nox1 induzido por Angiotensina II foi diminuído na presença de MG132. O mesmo efeito ocorre com a indução de Nox4 pela Tunicamicina, que nesse caso foi drasticamente reduzida na presença de MG132. Além disso, tanto Angiotensina II quanto Tunicamicina induziram a atividade lítica do proteasoma 20S. A seguir, investigamos as conseqüências fisiológicas do MG132 na sinalização do estresse do RE, uma conhecida resposta mediada por Nox4. Células vasculares incubadas com MG132 induzem a expressão de marcadores do estresse do RE, GRP78 e XBP1, e também os marcadores mais tardios ATF4 e o próapoptótico CHOP/GADD153. Resultados similares ocorrem também com a Tunicamicina. Entretanto, a co-incubação de Tunicamicina e MG132 diminui e a sinalização do estresse do RE. AKT e p38 MAPK foram ativados por MG132, possivelmente como resposta ao estresse induzido pela inibição do proteasoma. Assim, a inibição do proteasoma bloqueia a NADPH oxidase, com aumento da atividade basal e expressão da Nox1 versus forte inibição da ativação e expressão da Nox4 frente ao estímulo. A inibição da Nox4 associa-se e pode contribuir para a inibição pelo MG132 da sinalização do estresse do RE. Portanto, o proteasoma parece exercer papel na integração de estresses celulares envolvendo a NADPH oxidase. A inibição do proteasoma pode ter papel na terapia de doenças associadas a estresse do RE. / Cellular processes governing vascular Nox family NADPH oxidases in disease conditions are unclear. Since redox processes are intrinsic to cell stress response, we asked whether oxidative stress merges with other types of stress via Nox(es). We focused on proteasome inhibition as a relevant stress condition. Vascular smooth muscle cells (VSMC) incubation with non-apoptotic concentrations of proteasome inhibitors MG132 or lactacystin promoted increased baseline superoxide generation (HPLC/DHE products) and NADPH oxidase activity, decreased SOD activity and GSH/GSSG ratio. Conversely, proteasome inhibitors decreased by Nox response to Angiotensin II (AngII) and abrogated Nox response to endoplasmic reticulum (ER) stressor tunicamycin. With MG132, basal Nox1 mRNA levels were increased, while Nox1 response to AngII was blunted. Moreover, MG132 abolished Nox4 mRNA levels TN-induced. Both AngII and TN (at 2 and 4 hs) promoted increased 20S proteasome lytic activity. We next assessed physiological consequences of MG132 in ER stress signaling, a known Nox4- mediated response. VSMC incubation with MG132 alone enhanced expression of the ER stress markers Grp78 and XBP1 and late markers such as ATF4 and proapoptotic CHOP/GADD153. Similar results occurred with the known ER stressor TN. However, co-incubation of TN and MG132 decreased Grp78, Grp94 and CHOP/GADD153, indicating that proteasome inhibition interrupts ER stress. AKT and p38 are activated by MG132 as response to stress and recover to survival. Thus, proteasome inhibition disrupts NADPH oxidase, with increased baseline activity and Nox1 expression vs. strong inhibition of stimulated Nox1 and Nox4 activation/expression. The later effect may underlie MG132-mediated inhibition of ER stress signaling. (Support: FAPESP, CNPq Milênio Redoxoma)