Made available in DSpace on 2015-11-18T13:19:30Z (GMT). No. of bitstreams: 2 rafael_piergiorge_ioc_mest_2013.pdf: 1065627 bytes, checksum: 76cbdb2a4d850d707ebf2b5a419be9ee (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2015-04-14 / Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Rio de Janeiro, RJ, Brasil / Xiphopenaeus kroyeri (Heller, 1862) é uma das espécies brasileiras mais importantes comercialmente, sendo explotada em toda a costa, principalmente nas regiões Sul e Sudeste. A partir da década de 60 sua explotação apresentou um grande crescimento, com oscilações até a década de 80. No entanto, após a década de 80 ocorreu um grande declínio na captura e, no período de 1990-1994, estão registrados os mais baixos valores das últimas décadas. Desde então o recurso encontra-se no limite de sustentabilidade. Em 2006, foram identificadas duas espécies crípticas em Xiphopenaeus no Atlântico. Entretanto, os órgãos responsáveis desconsideram essa informação, o que provavelmente acarretará consequências graves para uma ou ambas as espécies. O presente trabalho teve como objetivo: (1) ajustar as condições de amplificação de loci EPIC e caracterizar populações das duas espécies; (2) realizar análise populacional e demográfica histórica de Xiphopenaeus sp. I, em dez pontos ao longo da costa, através de polimorfismos do gene COI; e (3) ajustar as condições de amplificação de loci microssatélites e analisar quatro populações do Brasil. Apesar de resultarem em amplificações, os marcadores EPIC foram monofórmicos nas duas espécies. Em relação ao marcador COI, oito novos haplótipos foram observados para Xiphopenaeus sp. I e cinco para Xiphopenaeus sp. II, totalizando quinze e oito haplótipos descritos, respectivamente. Apesar da identificação de novos haplótipos, o sistema de identificação molecular descrito para a identificação das espécies, continua válido As análises de \0444 apontaram que a população de Caracas (Venezuela) é geneticamente diferenciada das localidades brasileiras, enquanto que, no Brasil, Poças é diferente de Ubatuba, Santos e Cananéia. Por meio de análises de variância, confirmou-se a existência de uma separação pela ressurgência próxima de Cabo Frio. Foi verificado também que Xiphopenaeus sp. I sofreu expansão há 99,57 mil anos, provavelmente na última glaciação. Com microssatélites, apenas as análises de variância resultaram em valores significativos. Ao fim do estudo, os dados obtidos foram agrupados com informações prévias e foi construída uma distribuição consensual para a espécie. Todos esses resultados trazem importantes contribuições para o manejo de Xiphopenaeus spp, pois, além da existência de duas espécies, Xiphopenaeus sp. I é constituída por pelo menos oito estoques geneticamente diferenciados. Este é o primeiro trabalho a realizar uma amostragem tão ampla em um estudo populacional da espécie. Além disso, os dados produzidos servirão como parâmetro de comparação para outros estudos de organismos marinhos da região / Xiphopenaeus kroyeri (Heller, 1862), is one of Brazil's most important c ommercial species being exploited across the coast mostly in the South and Southeast. From the 60's its exploitation showed large growth, with fluctuations up to the 80, but after the 80's there was a huge decline in the catch and in the period 1990-1994, are recorded the lowest values of decades. Since then t he resource is within the limits of sustainability. In 2006 were identified two cryptic species in Xiphopenaeus in the Atlantic. However, the agencies responsible disrega rd this information, which probably will result in consequences for one or bot h species. This study focus to: (1) optimize the amplification conditions of EPIC loci and characterize populations of the two species, (2) perform analysis of historical dem ographic and population Xiphopenaeus sp. I, in ten points along the coast, through COI gene polymorphisms, and (3) standardize the amplification conditions of microsatellite loci and analyze four populations of Brazil. Despite the amplifications, EPIC markers were monomorphic in both species. In COI marker, eight new haplotypes w ere observed for Xiphopenaeus sp. I and five Xiphopenaeus sp. II, totaling three eight haplotypes. Even with the identification of new haplotypes, the identificatio n system described for molecular identification of species remains valid. The Φ analysis showed that Venezuela is differentiated from Brazilian localities, while in Brazil Poças is different from Ubatuba, Santos and Cananéia. Through variance analysis was confirmed the existence of a separation next of the upwelling in Cabo Frio. We a lso noticed that Xiphopenaeus sp. I expanded on 99,570 years ago, probably in the las t glaciation. Using microsatellites markers, the variance analysis was the only with si gnificants values. At the end of this study, the data were clustered with previous i nformations and the consensus distribution was constructed for the species. All t hese results supply contributions to management of Xiphopenaeus spp., because beyond the existence of two species, Xiphopenaeus sp. I consists of at least eight genetically diffe rent stocks. This is the first work to perform as wide a sampling in a study population of the species. In addition, the data produced will serve as a point o f reference for other studies of marine organisms in the region.

Made available in DSpace on 2015-12-06T23:03:12Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2004 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Fundo de Auxílio aos Docentes e Alunos (FADA) / Programa de Apoio a Núcleos de Excelência (PRONEX) / A mitocondria e importante no processo de manutencao da homeostase do calcio, na manutencao do potencial de membrana do neuronio, no processo de apoptose e na formacao de radicais livres (RL). Essas caracteristicas relacionam a mitocondria com a excitotoxicidade vista na epilepsia .Lesoes do DNA mitocondrial (DNAmt) via lesao oxidativa sao vistas em varias doencas sendo presumivel seu) aparecimento na epilepsia pela presenca de RL, ja largamente documentada nessa patologia. Nosso objetivo, no presente estudo, foi avaliar o possivel envolvimento da mitocondria no processo de epileptogenese, no modelo de epilepsia do lobo temporal induzido por pilocarpina. Para tanto, nos propusemos al avaliar o aparecimento de alteracoes do DNAmt, bem como o ocorrencia del disfuncoes de proteinas da cadeia respiratoria. Delecoes ou alteracoes da quantidade das moleculas de DNAmt e disfuncoes da citocromo c oxidade e na succinato desidrogenase foram estudadas em hipocampos de ratos submetidos ao modelo de epilepsia induzida por pilocarpina, com as tecnicas de Southern Blot ,I PCR, histoquimica, Western Blot e Imunohistoquimica. Foram utilizados animais) durante a fase cronica do modelo, quando inicia-se o aparecimento de crises) espontaneas e recorrentes. A analise do DNAmt nao mostrou deplecao ou um aumento de delecoes dos DNAmt nos animais experimentais. Esses dados sugerem que danos do DNAmt nao estejam envolvidos na patogenese da epilepsiaa(au) / Mitochondria have important fuctions in intracellular calcium homeostases, maintenance of neuronal membrane potential, apoptotic signalling and in free radicals production. These features may link mitochondria to a possible role on epilepsy excitotoxicity. Mitochondrial DNA (mtDNA) damage by oxidative lesions are observed in many diseases and it is supposed to occur in epilepsy due to the well stabilished presence of free radicals in this disease. Our aim in this study was to evaluate the possible role of mitochondria in epilepy. The study was performed in the pilocarpine model of temporal lobe epilepsy by studying mtDNA and respiratory chain proteins abnormalities. Deletions or quantitative alterations of mtDNA and dysfuntion of cytocrome c oxidase and succinate dehydrogenase were studied with Southern Blot, polymerase chain reaction (PCR), histochemistry, imunohistochemistry and Western Blot techniques. The animals were in chronic phase of the PILO model of epilepsy when spontaneous and recurrent seizures begin to occur. No mtDNA depletion was observed and increased frequency of mtDNA damage was not detected in epileptic animals. These data do not support the involvement of mtDNA damage in the pathogenesis epilepsy. The expression and distribution of the respiratory chain proteins (COX I, COX IV, SDH) enzymes studied were similar in both groups (control and epileptic animals) in the hippocampus. Furthermore, no difference in COX activity was observed by hystochemistry. The preservation of mtDNA and respiratory chain proteins show a relative maintenance of basal metabolism in epileptic hippocampus. Such data is reinforced by previous study that show no changes in glucose utilization in the chronic phase of this same model of epilepsy. It has been reported that NA+/K+ ATPase is upregulated in epilepsy, and this enzyme is crucial to the maintenance of membrane potential. In addition, this enzyme is highly dependent of mitochondrial ATP production. Considering that NA+/K+ ATPase is upregulated in epilepsy, we would expect a propotional increase in mitochondrial activity to mantain ATPase well function. However, our data do not demonstrate this increase in activity, which could indicate abnormalities in the link between energetic need and mitochondrial function. This hypothesis could be a possible target for future studies. / BV UNIFESP: Teses e dissertações

Aspergillus fumigatus é um fungo oportunista, sendo uma importante causa de morbidade e mortalidade entre os pacientes imunossuprimidos, acometidos com aspergilose invasiva. O sistema de defesa antioxidante do fungo atua como fator primordial de sua patogenicidade, mitigando os efeitos deletérios de espécies reativas produzidas pelo hospedeiro. Este trabalho teve o objetivo de avaliar o nível de transcrição relativo dos genes associados às proteínas mitocondriais e antioxidantes na presença de diferentes agentes pró-oxidantes para hifas e germinantes de cepas controle (CEA17) e nocaute para oxidase alternativa (?aoxA) de A. fumigatus. Utilizando qPCR, foram analisados 23 genes para as cepas CEA17 e mutante, dentre os quais, 5 associados à cadeia de transporte de elétrons (CTE), 4 relacionados aos componentes alternativos mitocondriais e 14 associados às proteínas antioxidantes. Os resultados foram obtidos através da normalização com o gene constitutivo gapdh utilizando a cepa CEA17 sem tratamento de cada fase de desenvolvimento celular como calibrador. As diferenças de transcrição da maioria dos genes estudados variaram com o pró-oxidante utilizado e com a fase de desenvolvimento celular (germinantes e hifas). A CTE em germinantes apresentou maiores níveis de transcritos dos complexos II e III em CEA17 do que em ?aoxA tratadas com menadiona. Com os demais complexos e atpase não foram observadas diferenças significativas quando comparados os resultados de ambas as cepas. Entretanto, os níveis de transcritos de atpase não foram superiores ao controle em nenhuma das cepas, sugerindo sua regulação na presença de ucp. ucp-like teve seus níveis de transcritos aumentados no mutante, sugerindo o desacoplamento da CTE em relação ao controle e à CEA17, que apresentou alto nível de transcritos de nde. Nesta cepa, os níveis de aoxA e ucp não foram significativamente diferentes. Esse fato, associado a níveis menores de ndiA e transcritos dos complexos I e II, sugerem manutenção do fluxo de elétrons na mitocôndria. Em relação às enzimas antioxidantes, houve aumento significativo nos níveis de cat2, catA, prx1, trx1 e grx1, indicando provável resposta à ausência de AOX. Os transcritos relacionados à CTE em hifas não apresentou diferença significativa nos níveis de complexo III e atpase em CEA17 e ?aoxA. No entanto, complexo IV se mostrou superior no mutante. Nesta fase de desenvolvimento, o aumento dos níveis de ucp-like está relacionado ao tratamento com menadiona e não com a presença de aoxA, explicando os mesmos níveis de transcritos em CEA17 e ?aoxA. Os níveis de nde sugerem atividade coordenada de sua proteína com AOX, por seus níveis estarem modulados pela presença de aoxA. A participação da Nde e da AOX na detoxificação das espécies reativas de oxigênio é sugerida ao se obter altos níveis de seus transcritos em hifas tratadas com menadiona. Diferentemente de germinantes, transcritos de sod3 foram predominantes em hifas de CEA17, enquanto transcritos de sod2 foram maiores em ?aoxA. Entre as catalases, os níveis de catA foram maiores no mutante, bem como a atividade das catalases como um todo. prx1 e trx1 foram maiores em CEA17 e ii grx1 em ?aoxA. Porém, trx1 atingiu os mais altos níveis de transcritos em germinantes, indicando possível redução de proteínas tiólicas e ribonucleotídeos por diferentes vias, de acordo com a fase de desenvolvimento do fungo. As enzimas antioxidantes clássicas, como superóxido dismutase, catalase e enzimas tiólicas, apresentaram aumento de transcrição na maioria das condições estudadas. No entanto, menadiona e paraquat promoveram maiores variações nos transcritos do que o observado com peróxido de hidrogênio gerado pelo sistema glicose/glicose oxidase. / Aspergillus fumigatus is an opportunistic fungus which has been referred to as a major cause of morbidity and mortality in imunosupressed patients affected with invasive aspergillosis. The antioxidant defense system of the fungus plays an important role in its pathogenicity by overcoming the negative effects of the oxygen reactive species produced by host. This work aims evaluating the transcription of genes associated to mitochondrial and antioxidant proteins in the presence of different prooxidants for hyphae and germinants of control (CEA17) and alternative oxidase knockout (?aoxA) strains. Using qPCR, 23 genes have been analyzed, 5 of which are electron transport chain (ETC), 4 are related to alternative components of the mitochondria, and 14 are associated to antioxidant proteins. The results were obtained via normalization with the constitutive gene gapdh using untreated CEA17 strain in each developmental phase as calibrator. The differences in the transcription of most analyzed genes varied with the prooxidant and the developmental phase (germinants and hyphae). The ETC in germinants presented higher amounts of transcripts of the complex II and III in CEA17 than in ?aoxA treated with menadione. With other complexes and the atpase no significant difference has been noted between both strains. However, the transcript levels of ATP synthase were not higher than control in any strain, which is related to its regulation in the presence of UCP. UCP-like had increased transcription in mutant, suggesting uncoupling from the ETC, relative to control and CEA17, which showed high levels of nde. In this strain, aoxA and ucp-like transcripts were not significantly different. This fact associated the lower levels of ndiA and transcripts of the complexes I and II suggest the maintenance of the electron flow in the mitochondria. Concerning the antioxidant enzymes, there was significant increase in the transcript production of cat2, catA, prx1, Ttrx1 and Ggrx1, suggesting a response to the absence of AOX. The ETC transcripts in hyphae did not present significant difference in the levels of complex III and atpase in CEA17 and ?aoxA. Yet the complex IV has shown higher in mutant than in CEA17. In this developmental phase, the increase of ucp-like is related to the treatment with menadione and not with the presence of aoxA, what explains the equivalent amount of transcripts in CEA17 and ?aoxA. The levels of nde suggest coordinated action of the protein with AOX, because it is modulated by the presence of aoxA. The role of Nde and AOX in the detoxification of reactive oxygen species is suggested by their high levels of transcripts in hyphae treated with menadione. Different from germinants, transcripts of sod3 was predominant in CEA17 hyphae, whereas transcripts of sod2 were higher for ?aoxA. Among catalases, levels of catA were higher in mutant, as was the activity of catalase as a whole. prx1 and trx1 transcripts were higher in CEA17 and grx1 in ?aoxA. Yet, trx1 reached the highest levels of transcripts in germinants, indicating a possible reduction of thiol proteins and ribonucleotides through different ways, according to the developmental phase of the fungus. The classical antioxidant enzymes, as superoxide dismutase, catalase and thiol enzymes showed increase in the transcripts in most of the analyzed situations. iv However, menadione and paraquat promoted higher variation in the transcripts than that observed with hydrogen peroxide generated by the system glucose/glucose oxidase.

Submitted by Alessandra Portugal (alessandradf@ioc.fiocruz.br) on 2013-09-20T16:04:23Z No. of bitstreams: 1 RAFAEL CARVALHO TORRES.pdf: 4075176 bytes, checksum: 19fc00e0161a371b5fb7c118bba5a10a (MD5) / Made available in DSpace on 2013-09-20T16:04:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RAFAEL CARVALHO TORRES.pdf: 4075176 bytes, checksum: 19fc00e0161a371b5fb7c118bba5a10a (MD5) Previous issue date: 2012 / Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Rio de Janeiro, RJ, Brasil / Os roedores neotropicais do gênero Oligoryzomys possuem ampla distribuição geográfica, distribuindo-se por toda América Latina. No Brasil, existem pelo menos 12 espécies, com representantes em todos os domínios morfoclimáticos. Entre essas espécies, Oligoryzomys nigripes possui a distribuição mais ampla, ocorrendo por toda a Mata Atlântica, do Rio Grande do Norte ao Rio Grande do Sul (incluindo regiões adjacentes do Paraguai e Argentina), nos Pampas gaúchos e uruguaios e regiões de Cerrado em São Paulo e Goiás. Membros do gênero Oligoryzomys desempenham papel fundamental na dispersão e transmissão de hantaviroses, e estudos populacionais e filogenéticos de espécies de mamíferos reservatórios ajudam a entender a distribuição e a dinâmica dos ciclos de transmissão da doença. Com esse trabalho, pretendemos estudar a diversidade genética de Oligoryzomys, através de filogenias moleculares com marcadores mitocondriais (genes citocromo b e citocromo oxidase subunidade I) e um marcador nuclear (íntron 7 do gene beta-fibrinogênio); analisar a diversidade intraespecífica de O. nigripes, através de análises populacionais e filogeográficas de subpopulações de Goiás, Espírito Santo, Rio de Janeiro, Minas Gerais, São Paulo, Paraná, Santa Catarina, Rio Grande do Sul e Paraguai, com os dois marcadores mitocondriais citados acima; revisar o status taxônomico de O. utiaritensis, considerado atualmente sinônimo júnior de O. nigripes, através de análises filogenéticas e morfométricas; e investigar se existem inserções nucleares de genes mitocondriais em espécies de Oligoryzomys, um estudo importante levando-se em consideração que a maior parte dos estudos evolutivos desse grupo incluem o sequenciamento de genes mitocondriais. Os resultados mostram que Oligoryzomys é um gênero monofilético, contendo pelo menos quatro grupos de espécies. A diversidade de Oligoryzomys é subestimada, e existem pelo menos quatro espécies não descritas, além da presença de espécies crípticas. Oligoryzomys diferenciou-se dos outros orizomíneos no final do Mioceno e início do Plioceno, há aproximadamente 6,5 milhões de anos, sendo a espécie O. microtis a espécie mais antiga (2,5 milhões de anos) e O. destructor a espécie mais recente (23 mil anos). As análises populacionais indicam uma estruturação genética incipiente entre subpopulações de O. nigripes do Sudeste e Sul do Brasil, mas a diferenciação entre as subpopulações dentro dessas regiões é pequena. A área de diferenciação original de O. nigripes é a região do sul do Brasil, e pelo menos duas frentes de colonização ocorreram: uma em direção ao Paraguai e outra em direção ao centro e sudeste do Brasil. Oligoryzomys utiaritensis é uma espécie válida, distinta de O. nigripes através da morfologia, morfometria, filogenia molecular e citogenética. Existem inserções de sequências mitocondriais no genoma nuclear de pelo menos cinco espécies de Oligoryzomys. Estudos evolutivos devem vir acompanhados de outros tipos de marcadores moleculares, além de informações morfológicas, geográficas e citogenéticas, para um melhor entendimento das relações complexas entre as espécies de Oligoryzomys. / The neotropical rodents of genera Oligoryzomys have a wide distribution, extending throughout Latin America. In Brazil, there are at least 12 species, with representatives in all morphoclimatic domains. Among these species, Oligoryzomys nigripes has the widest distribution, occurring throughout Atlantic Forest of Rio Grande do Norte to Rio Grande do Sul (including adjacent areas of Paraguay and Argentina), Pampas from Brazil and Uruguay, and Cerrado regions of São Paulo e Goiás. Some Oligoryzomys species play a fundamental role in the dispersion and transmission of hantaviruses, and population and phylogenetics studies of mammal reservoirs help to understand the distribution and dynamics of disease transmission cycles. In this work, we intend to study the genetic diversity of Oligoryzomys through molecular phylogeny with mitochondrial markers (cytochrome b and cytochrome oxidase subunit I genes) and a nuclear marker (intron 7 of beta-fibrinogen gene); analyze the intraspecific diversity of O. nigripes via population and phylogeographic studies of subpopulations of Goiás, Espírito Santo, Rio de Janeiro, Minas Gerais, São Paulo, Paraná, Santa Catarina, Rio Grande do Sul and Paraguay, with the two mitochondrial markers cited above; review the taxonomic status of O. utiaritensis, currently considered a junior synonym of O. nigripes, by morphometric analyses and molecular phylogenetics; and investigate whether there are insertions of mitochondrial genes in nuclear genome of Oligoryzomys species, a relevant study if we account that the most evolutionary studies of this group relies on sequencing mitochondrial genes. Results showed here indicate that Oligoryzomys is a monophyletic genus, containing at least four groups of species. The diversity of Oligoryzomys is underestimated, and there are at least four undescribed species, and the presence of cryptic species. Oligoryzomys has differentiated from other oryzomyinies in late Miocene and early Pliocene, about 6.5 million years ago, O. microtis is the oldest species (2.5 million years) and O. destructor the most recent (23.000 years). Population analyzes indicate an incipient genetic structure between subpopulations of O. nigripes from southeast and south of Brazil, but differentiation among subpopulations within these regions is small. The original area of original differentiation of O. nigripes is the region of southern Brazil, and there were at least two fronts of colonization: one to Paraguay and another toward center and southeast of Brazil. Oligoryzomys utiaritensis is a valid species, distinct from O. nigripes by morphology, morhometrics, cytogenetics and molecular phylogeny. There are insertions of mitochondrial origin into nuclear genome of at least five species of Oligoryzomys. Evolutionary studies should be followed by other types of molecular markers, and morphological, geographical and cytogenetics data, to a better understanding of the complex relationships among Oligoryzomys species.

Aspergillus fumigatus é um fungo oportunista, sendo uma importante causa de morbidade e mortalidade entre os pacientes imunossuprimidos, acometidos com aspergilose invasiva. O sistema de defesa antioxidante do fungo atua como fator primordial de sua patogenicidade, mitigando os efeitos deletérios de espécies reativas produzidas pelo hospedeiro. Este trabalho teve o objetivo de avaliar o nível de transcrição relativo dos genes associados às proteínas mitocondriais e antioxidantes na presença de diferentes agentes pró-oxidantes para hifas e germinantes de cepas controle (CEA17) e nocaute para oxidase alternativa (?aoxA) de A. fumigatus. Utilizando qPCR, foram analisados 23 genes para as cepas CEA17 e mutante, dentre os quais, 5 associados à cadeia de transporte de elétrons (CTE), 4 relacionados aos componentes alternativos mitocondriais e 14 associados às proteínas antioxidantes. Os resultados foram obtidos através da normalização com o gene constitutivo gapdh utilizando a cepa CEA17 sem tratamento de cada fase de desenvolvimento celular como calibrador. As diferenças de transcrição da maioria dos genes estudados variaram com o pró-oxidante utilizado e com a fase de desenvolvimento celular (germinantes e hifas). A CTE em germinantes apresentou maiores níveis de transcritos dos complexos II e III em CEA17 do que em ?aoxA tratadas com menadiona. Com os demais complexos e atpase não foram observadas diferenças significativas quando comparados os resultados de ambas as cepas. Entretanto, os níveis de transcritos de atpase não foram superiores ao controle em nenhuma das cepas, sugerindo sua regulação na presença de ucp. ucp-like teve seus níveis de transcritos aumentados no mutante, sugerindo o desacoplamento da CTE em relação ao controle e à CEA17, que apresentou alto nível de transcritos de nde. Nesta cepa, os níveis de aoxA e ucp não foram significativamente diferentes. Esse fato, associado a níveis menores de ndiA e transcritos dos complexos I e II, sugerem manutenção do fluxo de elétrons na mitocôndria. Em relação às enzimas antioxidantes, houve aumento significativo nos níveis de cat2, catA, prx1, trx1 e grx1, indicando provável resposta à ausência de AOX. Os transcritos relacionados à CTE em hifas não apresentou diferença significativa nos níveis de complexo III e atpase em CEA17 e ?aoxA. No entanto, complexo IV se mostrou superior no mutante. Nesta fase de desenvolvimento, o aumento dos níveis de ucp-like está relacionado ao tratamento com menadiona e não com a presença de aoxA, explicando os mesmos níveis de transcritos em CEA17 e ?aoxA. Os níveis de nde sugerem atividade coordenada de sua proteína com AOX, por seus níveis estarem modulados pela presença de aoxA. A participação da Nde e da AOX na detoxificação das espécies reativas de oxigênio é sugerida ao se obter altos níveis de seus transcritos em hifas tratadas com menadiona. Diferentemente de germinantes, transcritos de sod3 foram predominantes em hifas de CEA17, enquanto transcritos de sod2 foram maiores em ?aoxA. Entre as catalases, os níveis de catA foram maiores no mutante, bem como a atividade das catalases como um todo. prx1 e trx1 foram maiores em CEA17 e ii grx1 em ?aoxA. Porém, trx1 atingiu os mais altos níveis de transcritos em germinantes, indicando possível redução de proteínas tiólicas e ribonucleotídeos por diferentes vias, de acordo com a fase de desenvolvimento do fungo. As enzimas antioxidantes clássicas, como superóxido dismutase, catalase e enzimas tiólicas, apresentaram aumento de transcrição na maioria das condições estudadas. No entanto, menadiona e paraquat promoveram maiores variações nos transcritos do que o observado com peróxido de hidrogênio gerado pelo sistema glicose/glicose oxidase. / Aspergillus fumigatus is an opportunistic fungus which has been referred to as a major cause of morbidity and mortality in imunosupressed patients affected with invasive aspergillosis. The antioxidant defense system of the fungus plays an important role in its pathogenicity by overcoming the negative effects of the oxygen reactive species produced by host. This work aims evaluating the transcription of genes associated to mitochondrial and antioxidant proteins in the presence of different prooxidants for hyphae and germinants of control (CEA17) and alternative oxidase knockout (?aoxA) strains. Using qPCR, 23 genes have been analyzed, 5 of which are electron transport chain (ETC), 4 are related to alternative components of the mitochondria, and 14 are associated to antioxidant proteins. The results were obtained via normalization with the constitutive gene gapdh using untreated CEA17 strain in each developmental phase as calibrator. The differences in the transcription of most analyzed genes varied with the prooxidant and the developmental phase (germinants and hyphae). The ETC in germinants presented higher amounts of transcripts of the complex II and III in CEA17 than in ?aoxA treated with menadione. With other complexes and the atpase no significant difference has been noted between both strains. However, the transcript levels of ATP synthase were not higher than control in any strain, which is related to its regulation in the presence of UCP. UCP-like had increased transcription in mutant, suggesting uncoupling from the ETC, relative to control and CEA17, which showed high levels of nde. In this strain, aoxA and ucp-like transcripts were not significantly different. This fact associated the lower levels of ndiA and transcripts of the complexes I and II suggest the maintenance of the electron flow in the mitochondria. Concerning the antioxidant enzymes, there was significant increase in the transcript production of cat2, catA, prx1, Ttrx1 and Ggrx1, suggesting a response to the absence of AOX. The ETC transcripts in hyphae did not present significant difference in the levels of complex III and atpase in CEA17 and ?aoxA. Yet the complex IV has shown higher in mutant than in CEA17. In this developmental phase, the increase of ucp-like is related to the treatment with menadione and not with the presence of aoxA, what explains the equivalent amount of transcripts in CEA17 and ?aoxA. The levels of nde suggest coordinated action of the protein with AOX, because it is modulated by the presence of aoxA. The role of Nde and AOX in the detoxification of reactive oxygen species is suggested by their high levels of transcripts in hyphae treated with menadione. Different from germinants, transcripts of sod3 was predominant in CEA17 hyphae, whereas transcripts of sod2 were higher for ?aoxA. Among catalases, levels of catA were higher in mutant, as was the activity of catalase as a whole. prx1 and trx1 transcripts were higher in CEA17 and grx1 in ?aoxA. Yet, trx1 reached the highest levels of transcripts in germinants, indicating a possible reduction of thiol proteins and ribonucleotides through different ways, according to the developmental phase of the fungus. The classical antioxidant enzymes, as superoxide dismutase, catalase and thiol enzymes showed increase in the transcripts in most of the analyzed situations. iv However, menadione and paraquat promoted higher variation in the transcripts than that observed with hydrogen peroxide generated by the system glucose/glucose oxidase.

Orientador: Gonçalo Amarante Guimarães Pereira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-23T08:13:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Bassalo_MarceloColika_M.pdf: 8530833 bytes, checksum: 675d7e6b45b1284552a7e3f9939d929a (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: A sociedade atual é fundamentalmente dependente do petróleo, recurso natural inserido na grande maioria dos setores da economia. Entretanto, fatores como a limitada disponibilidade deste recurso, sua instabilidade no mercado devido a problemas de natureza geopolítica e a emissão de dióxido de carbono ocasionada pela utilização deste combustível, acentuaram as iniciativas para substituir o petróleo por fontes alternativas e renováveis de matéria prima. A bactéria Propionibacterium acidipropionici surge como uma excelente candidata para a substituição de compostos petroquímicos, através da produção do ácido propiônico. No entanto, antes de transformar esta bactéria em uma plataforma industrial, é necessário aprofundar a compreensão do metabolismo deste microrganismo e desenvolver ferramentas de manipulação genética. No que diz respeito à compreensão do metabolismo, poucos estudos avaliaram o perfil aeróbico desta bactéria, considerada anaeróbica estrita até recentemente. No presente trabalho, foi identificada nesta bactéria a presença de todos os componentes de uma cadeia transportadora de elétrons. No entanto, a citocromo c oxidase identificada apresenta-se mutada e os testes realizados confirmaram a não funcionalidade deste complexo. A existência de uma oxidase alternativa, a citocromo bd oxidase, caracterizada pela alta afinidade ao oxigênio, surge então como uma hipótese promissora acerca da microaerofilia desta bactéria. O trabalho também avaliou o perfil fermentativo dessa bactéria em condições aeróbicas com diferentes fontes de carbono, o que ressaltou a enorme flexibilidade metabólica apresentada por P. acidipropionici, capaz de redirecionar o fluxo de carbono para diferentes produtos finais a depender da necessidade de manutenção do balanço redox. Este estudo também revelou uma propriedade bastante peculiar e industrialmente relevante do xarope de cana-de-açúcar. A fermentação aeróbica com este substrato, ao contrário de todas as outras fontes de carbono, apresentou um crescimento superior ao das condições anaeróbicas e, adicionalmente, exibiu um perfil fermentativo próximo ao observado em ausência de oxigênio. A identificação do composto presente no xarope de cana-de-açúcar, responsável por simular o metabolismo anaeróbico, poderia viabilizar a produção do ácido propiônico em dornas de fermentação aeróbicas, o que traria enormes benefícios para a produção economicamente viável do ácido propiônico e na implementação de P. acidipropionici como uma plataforma industrial / Abstract: The dependence of contemporary society on petroleum is axiomatic, and this natural resource could be found intrinsically embedded in the vast majority of economic sectors. Nonetheless, the limited availability of this natural resource, the instability in the stock market due to geopolitical problems, and also the carbon dioxide emissions associated with the use of fossil fuels have highlighted the need to search for renewable energy sources. The bacteria Propionibacterium acidipropionici arises as an excellent strategy for the substitution of petrochemical compounds, through the production of propionic acid. Before we could implement this bacterium as an industrial platform, however, it becomes necessary to enhance the knowledge regarding the metabolism of P. acidipropionici, and thus create a backbone for the development of genetic manipulation tools. Regarding the metabolism of this bacterium, there aren't comprehensive studies about its aerobic metabolism, thus being considered strict anaerobes until recently. In the present work, it was identified that P. acidipropionici has all required components for a functional electron transport chain. However, the cytochrome c oxidase of this bacterium has a frameshift mutation, and the functional studies proved that this complex is not operative. The presence of an alternative oxidase of high oxygen affinity, called cytochrome bd oxidase, is then suggested as a hypothesis to explain the microaerofilic habit of this bacterium. This work has also shed light into the fermentative profile showed by this bacterium under aerobic cultivation with different carbon sources, bringing attention to the highly flexible metabolism of P. acidipropionici. This bacterium has shown to be capable of completely changing its carbon flux to different end products, as a strategy to maintain the redox balance. In addition, this work has also unveiled an interesting and industrially-relevant property of the sugar cane syrup. It was demonstrated that the aerobic cultivation of P. acidipropionici with sugar cane syrup increased the culture growth, as well as it changed the fermentation end products in a way more similar to the anaerobic cultivation. It was hypothesized that this unusual property found in the sugar cane syrup was due to the presence of a mineral compound that could be used as a final electron acceptor by P. acidipropionici. The identification of this specific compound would allow the aerobic production of propionic acid in industrial conditions, and thus could be a major breakthrough to turn its industrial production into an economically viable process / Mestrado / Genetica de Microorganismos / Mestre em Genética e Biologia Molecular

Espécies reativas de oxigênio (EROs) são normalmente e continuamente geradas em mitocôndrias, majoritariamente na cadeia de transporte de elétrons (CTE). Harman (1956, 1972 e 1992) teorizou que os radicais livres gerados nas mitocôndrias seriam a principal causa do envelhecimento. De fato, durante o envelhecimento é observado um desequilíbrio entre formação e remoção de EROs, que resulta em estresse redox. Essa condição favorece a formação de lesões oxidadas no DNA, acarretando em mutagênese ou morte celular. Diversos mecanismos moleculares cooperam para o reparo de DNA. Duas vias de reparo de DNA lidam com a maioria das lesões: o reparo por excisão de base (BER) e o reparo por excisão de nucleotídeos (NER). A via BER corrige pequenas modificações de bases que surgem de reações de desaminação, alquilação e oxidação. A via NER é mais versátil, reconhecendo lesões que distorcem a dupla hélice de DNA, como danos induzidos por luz UV e adutos volumos. Pacientes xeroderma pigmentoso (XP-A a XP-G) herdam mutações em um de sete genes que codificam proteínas envolvidas na via NER, ou em um gene que codifica uma polimerase translesão (XP-V). A doença é caracterizada por fotosensibilidade e incidência elevada de neoplasias cutâneas. A proteína XPC atua na etapa de reconhecimento da lesão de DNA na subvia de reparo global do genoma (GG-NER), e sua mutação dá origem aos sintomas clássicos de XP. Novas funções de XPC foram recentemente descritas: i) atuando como cofator na via BER auxiliando as DNA glicosilases OGG1, TDG e SMUG; ii) atuando como cofator transcricional de elementos responsivos a Oct4/Sox2, RXR e PPARα; e iii) na adaptação metabólica na transformação de queratinócitos. Então, propusemo-nos a investigar as relações entre XPC e a manutenção da integridade do DNA mitocondrial, a sensibilidade celular a estresse redox mitocondrial e possíveis alterações bioenergéticas e redox. Para tal, padronizamos um ensaio in vitro de cinética de incisão em DNA plasmidial a fim de investigarmos o possível papel de XPC no reparo de lesões oxidadas em mtDNA. Porém, nossos dados revelaram que XPC não se encontra em mitocôndrias. Apesar disso, células XP-C são mais sensíveis ao tratamento com azul de metileno (AM), antimicina A (AA) e rotenona (ROT), que geram estresse redox mitocondrial. A sensibilidade à AA foi completamente revertida em células corrigidas. Células XP-C apresentaram alterações quanto ao uso dos complexos mitocondriais, com diminuição da taxa de consumo de oxigênio (OCR) via complexo I e um aumento da OCR via complexo II, dependente da presença de XPC. Ademais, a linhagem XP-C apresentou um desequilíbrio redox mitocondrial com maior produção de EROs e menor atividade de GPx. O DNA mitocondrial de células XP-C apresentou níveis elevados de lesão e deleção, que no entanto não retornaram aos níveis encontrados em células selvagens na linhagem XP-C corrigida. Observamos uma acentuada diminuição da expressão de PPARGC1A, um importante regulador de biogênese mitocondrial. Contudo, não foi possível determinar o mecanismo de supressão da expressão de PPARGC1A. Por fim, identificamos que o tipo de mutação em XPC pode estar associado a expressão de PPARGC1A. Esse estudo abre novas possibilidade na investigação do papel de proteína XPC, à parte da instabilidade genômica, na adaptação metabólica e desequilíbrio redox em direção da progressão tumoral. / Mitochondria continuously produce reactive oxygen species (ROS), mainly at the electron transport chain. Harman (1956, 1972 e 1992) proposed that normal aging is driven by increased mitochondrially generated free radicals. Indeed, during the course of aging there is an increased imbalance between formation and removal of ROS, leading to redox stress. This condition favours the formation of oxidized DNA lesions, given rise to mutations and cell death. Several molecular mechanisms cooperates to repair the DNA. Two DNA repair pathways deal with the majority of lesions: base excision repair (BER) and nucleotide excision repair (NER). The BER pathway corrects small base modifications that arise from deamination, alkylation and oxidation reactions. The NER pathway is more versitile, recognizing helix-distorting lesions, such as UV-induced damage and bulky adducts. Xeroderma pigmentosum (XP-A to XP-G) patients inherit mutations in one of seven protein-coding genes involved in NER pathway, or in a gene coding a translesion DNA polymerase (XP-V). Photosensitivity and a thousand-fold increased in the risk of developing cutaneous neoplasms are the main clinical features of XP. XPC protein functions in the recognition step of global genome NER (GG-NER) sub-pathway, and mutations in this gene lead to classical XP symptoms. Recently, it has been described that XPC acts: i) as a cofactor in BER pathway through functional interaction with DNA glycosylases OGG1, TDG and SMUG1; ii) as coactivator in transcription at Oct4/Sox2, RXR and PPARα responsive elements; iii) in metabolic shift during keratinocytes transformation. Thus, we sought to investigate a possible role for XPC in the maintenance of mtDNA integrity, cellular sensitivity to mitochondrial redox stress and eventual bioenergetic and redox changes. For this purpose, we established an in vitro plasmid incision assay to investigate the possible role of XPC in the repair of oxidized lesions in mitochondrial DNA. However, our data revealed that XPC did not localized in mitochondria. Nonetheless, XP-C cells are more sensitive to methylene blue, antimycin A (AA) and rotenone treatment, which induce mitochondrial redox stress. The XP-C sensitivity to AA was completely reverted in XPC-corrected cells. XP-C cells presented altered usage of mitochondrial complexes, with decreased oxygen consumption rate (OCR) via complex I and increased OCR through complex II, an XPC-dependent phenomenon. Furthermore, the XP-C cell line showed mitochondrial redox imbalance with increased ROS production and decrease GPx activity. MtDNA from XP-C cells accumulate lesions and deletions, which, however, were found at similar levels in the corrected cell line. We identified a sharp decrease in the expression of PPARGC1A, a master regulator of mitochondrial biogenesis. Nevertheless, it was not possible to determine the mechanism of suppression of PPARGC1A expression. Finally, our results suggest a possible link between the type of XPC mutation and PPARGC1A expression. This study unfolds new possible roles for XPC, aside from its established roles in genomic instability, in metabolic adaptation and redox imbalance towards tumour progression.

Espécies reativas de oxigênio (EROs) são normalmente e continuamente geradas em mitocôndrias, majoritariamente na cadeia de transporte de elétrons (CTE). Harman (1956, 1972 e 1992) teorizou que os radicais livres gerados nas mitocôndrias seriam a principal causa do envelhecimento. De fato, durante o envelhecimento é observado um desequilíbrio entre formação e remoção de EROs, que resulta em estresse redox. Essa condição favorece a formação de lesões oxidadas no DNA, acarretando em mutagênese ou morte celular. Diversos mecanismos moleculares cooperam para o reparo de DNA. Duas vias de reparo de DNA lidam com a maioria das lesões: o reparo por excisão de base (BER) e o reparo por excisão de nucleotídeos (NER). A via BER corrige pequenas modificações de bases que surgem de reações de desaminação, alquilação e oxidação. A via NER é mais versátil, reconhecendo lesões que distorcem a dupla hélice de DNA, como danos induzidos por luz UV e adutos volumos. Pacientes xeroderma pigmentoso (XP-A a XP-G) herdam mutações em um de sete genes que codificam proteínas envolvidas na via NER, ou em um gene que codifica uma polimerase translesão (XP-V). A doença é caracterizada por fotosensibilidade e incidência elevada de neoplasias cutâneas. A proteína XPC atua na etapa de reconhecimento da lesão de DNA na subvia de reparo global do genoma (GG-NER), e sua mutação dá origem aos sintomas clássicos de XP. Novas funções de XPC foram recentemente descritas: i) atuando como cofator na via BER auxiliando as DNA glicosilases OGG1, TDG e SMUG; ii) atuando como cofator transcricional de elementos responsivos a Oct4/Sox2, RXR e PPARα; e iii) na adaptação metabólica na transformação de queratinócitos. Então, propusemo-nos a investigar as relações entre XPC e a manutenção da integridade do DNA mitocondrial, a sensibilidade celular a estresse redox mitocondrial e possíveis alterações bioenergéticas e redox. Para tal, padronizamos um ensaio in vitro de cinética de incisão em DNA plasmidial a fim de investigarmos o possível papel de XPC no reparo de lesões oxidadas em mtDNA. Porém, nossos dados revelaram que XPC não se encontra em mitocôndrias. Apesar disso, células XP-C são mais sensíveis ao tratamento com azul de metileno (AM), antimicina A (AA) e rotenona (ROT), que geram estresse redox mitocondrial. A sensibilidade à AA foi completamente revertida em células corrigidas. Células XP-C apresentaram alterações quanto ao uso dos complexos mitocondriais, com diminuição da taxa de consumo de oxigênio (OCR) via complexo I e um aumento da OCR via complexo II, dependente da presença de XPC. Ademais, a linhagem XP-C apresentou um desequilíbrio redox mitocondrial com maior produção de EROs e menor atividade de GPx. O DNA mitocondrial de células XP-C apresentou níveis elevados de lesão e deleção, que no entanto não retornaram aos níveis encontrados em células selvagens na linhagem XP-C corrigida. Observamos uma acentuada diminuição da expressão de PPARGC1A, um importante regulador de biogênese mitocondrial. Contudo, não foi possível determinar o mecanismo de supressão da expressão de PPARGC1A. Por fim, identificamos que o tipo de mutação em XPC pode estar associado a expressão de PPARGC1A. Esse estudo abre novas possibilidade na investigação do papel de proteína XPC, à parte da instabilidade genômica, na adaptação metabólica e desequilíbrio redox em direção da progressão tumoral. / Mitochondria continuously produce reactive oxygen species (ROS), mainly at the electron transport chain. Harman (1956, 1972 e 1992) proposed that normal aging is driven by increased mitochondrially generated free radicals. Indeed, during the course of aging there is an increased imbalance between formation and removal of ROS, leading to redox stress. This condition favours the formation of oxidized DNA lesions, given rise to mutations and cell death. Several molecular mechanisms cooperates to repair the DNA. Two DNA repair pathways deal with the majority of lesions: base excision repair (BER) and nucleotide excision repair (NER). The BER pathway corrects small base modifications that arise from deamination, alkylation and oxidation reactions. The NER pathway is more versitile, recognizing helix-distorting lesions, such as UV-induced damage and bulky adducts. Xeroderma pigmentosum (XP-A to XP-G) patients inherit mutations in one of seven protein-coding genes involved in NER pathway, or in a gene coding a translesion DNA polymerase (XP-V). Photosensitivity and a thousand-fold increased in the risk of developing cutaneous neoplasms are the main clinical features of XP. XPC protein functions in the recognition step of global genome NER (GG-NER) sub-pathway, and mutations in this gene lead to classical XP symptoms. Recently, it has been described that XPC acts: i) as a cofactor in BER pathway through functional interaction with DNA glycosylases OGG1, TDG and SMUG1; ii) as coactivator in transcription at Oct4/Sox2, RXR and PPARα responsive elements; iii) in metabolic shift during keratinocytes transformation. Thus, we sought to investigate a possible role for XPC in the maintenance of mtDNA integrity, cellular sensitivity to mitochondrial redox stress and eventual bioenergetic and redox changes. For this purpose, we established an in vitro plasmid incision assay to investigate the possible role of XPC in the repair of oxidized lesions in mitochondrial DNA. However, our data revealed that XPC did not localized in mitochondria. Nonetheless, XP-C cells are more sensitive to methylene blue, antimycin A (AA) and rotenone treatment, which induce mitochondrial redox stress. The XP-C sensitivity to AA was completely reverted in XPC-corrected cells. XP-C cells presented altered usage of mitochondrial complexes, with decreased oxygen consumption rate (OCR) via complex I and increased OCR through complex II, an XPC-dependent phenomenon. Furthermore, the XP-C cell line showed mitochondrial redox imbalance with increased ROS production and decrease GPx activity. MtDNA from XP-C cells accumulate lesions and deletions, which, however, were found at similar levels in the corrected cell line. We identified a sharp decrease in the expression of PPARGC1A, a master regulator of mitochondrial biogenesis. Nevertheless, it was not possible to determine the mechanism of suppression of PPARGC1A expression. Finally, our results suggest a possible link between the type of XPC mutation and PPARGC1A expression. This study unfolds new possible roles for XPC, aside from its established roles in genomic instability, in metabolic adaptation and redox imbalance towards tumour progression.

Introdução: Diversas evidências apontam para um papel da disfunção mitocondrial no Transtorno de Humor Bipolar (THB), mas pouco se sabe sobre isso no THB de início recente. Na mitocôndria a atividade da cadeia transportadora de elétrons (CTE) atua juntamente com o ciclo do ácido cítrico na produção de energia, mas não está claro se estão alteradas no THB. O DNA mitocondrial (DNAmt) codifica diversas proteínas da CTE e está associado ao estresse oxidativo, mas nunca foi avaliado em pacientes no THB in vivo. O estresse oxidativo está associado ao THB e à disfunção mitocondrial, mas não se sabe muito das atividades das enzimas antioxidantes no THB de início recente. O óxido nítrico (NO) é uma molécula com efeitos neuromoduladores, mas com um papel no THB ainda não elucidado. O lítio é um tratamento padrão-ouro no THB, tendo mostrado efeitos neuroprotetores. Apesar disso, pouco se conhece do efeito do lítio na CTE, nas enzimas do ciclo do ácido cítrico, no conteúdo de DNAmt e na regulação de NO em humanos. Também não está claro o papel antioxidante do lítio no THB. Metódos: Pacientes com THB em depressão (n=31), não medicados em sua maioria (84%), foram tratados por 6 semanas com lítio. Antes e depois do tratamento, verificaram-se em leucócitos as atividades dos complexos I-IV da CTE, atividades das enzimas citrato sintase, succinato desidrogenase e malato desidrogenase e também o conteúdo de DNAmt; em plasma foram analisados os níveis de NO, substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBARS) e as atividades de catalase (CAT), glutationa peroxidase (GPx), superóxido dismutase (SOD) e razão de SOD/CAT. Os pacientes com depressão bipolar foram comparados com 28 controles saudáveis. Resultados: Em comparação com controles, os pacientes com THB tiveram um aumento de GPx (p < 0,001) e CAT (p=0,005) e uma diminuição de SOD/CAT (p=0,001), sem outras diferenças nos demais biomarcadores. Pacientes com THB I mostraram uma diminuição de citrato sintase (p=0,02) e uma discreta diminuição do conteúdo de DNAmt (p=0,05) em comparação com o THB II; o conteúdo de DNAmt esteve ligeiramente diminuído no THB I comparado com controles (p=0,05). Do início ao fim do tratamento com lítio houve aumento da atividade do complexo I da CTE (p=0,02), diminuição de TBARS (p=0,02) e SOD (p=0,03) e aumento de NO (p=0,02), sem haver alteração de outros parâmetros. Depois do tratamento, o TBARS se mostrou diminuído em respondedores comparados a não respondedores (p=0,02) e diminuído no THB II em comparação com o THB I (p=0,04). Discussão: No THB de início recente, houve poucas alterações em biomarcadores. Os achados sugerem aumento de CAT e GPx na depressão bipolar de início recente e uma diminuição de conteúdo mitocondrial no THB I comparado com o THB II, que devem ser confirmadas por outros estudos. Os resultados reforçam um papel neuroprotetor do lítio, sugerindo que a droga aumente a atividade do complexo I da CTE mitocondrial e aumente os níveis de NO na depressão bipolar. Além disso, o lítio reforçou o seu papel antioxidante e modulador das enzimas antioxidantes no THB / Background: Several evidences point to a role for mitochondrial dysfunction in Bipolar Disorder (BD), but few is known about it on short-term BD. In mitochondria the electron transport chain (ETC) acts jointly with citric acid cycle to produce energy, but it is not clear if they are altered in BD. Mitochondrial DNA (mtDNA) encodes several ETC proteins and is associated with oxidative stress, but it was never evaluated in BD in vivo. Oxidative stress is associated with BD and with mitochondrial dysfunction, but few is known about the activities of antioxidant enzymes in short-term BD. Nitric oxide (NO) is a molecule with neuromodulatory effects, but with an unclear role in BD. Lithium is a gold-standard treatment for BD, which has shown neuroprotective effects. However, few is known about lithium effect on ETC, citric acid cycle, mtDNA content, and NO regulation in humans. Also, lithium\'s antioxidant role in BD is unclear. Methods: Patients with BD depression (n=31) unmedicated in majority (84%) received lithium treatment for 6 weeks. Before and after treatment, in leukocytes the activities of ETC complex I-IV, citrate synthase, succinate dehydrogenase, and malate dehydrogenase, and mtDNA content were evaluated; in plasma, NO levels, thiobarbituric acid reactive substances (TBARS), the activities of catalase (CAT), glutathione peroxidase (GPx), and superoxide dismutase (SOD), and SOD/CAT ratio were evaluated. Bipolar depression patients were compared with 28 healthy controls. Results: When compared with controls, BD patients showed an increase in GPx (p < 0.001) and CAT (p=0.005) and a decrease in SOD/CAT (p=0.001), but showed no difference for other biomarkers. Patients with BD I showed a decrease in citrate synthase (p=0.02) and a slight decrease in mtDNA content (p=0.05) when compared to BD II; mtDNA content was slightly decreased in BD I compared to controls (p=0.05). From baseline to endpoint, there was an increase in ETC complex I activity (p=0.02), a decrease in TBARS (p=0.02) and SOD (p=0.03) and an increase in NO (p=0.02), without change in other parameters. After treatment, TBARS was decreased in responders compared to non-responders (p=0.02) and decreased in BD II compared to BD I (p=0.04). Discussion: In short-term BD few alterations were observed on biomarkers. The findings suggest increase on CAT and GPX in short-term bipolar depression and mitochondrial content decrease in BD I when compared to BD II, which deserve other studies for confirmation. The results reinforce a lithium\'s neuroprotective role and suggest that lithium increases ETC complex I activity and NO levels in bipolar depression. Moreover, lithium reinforced its role as antioxidant and as a modulator of antioxidant enzymes in BD

Introdução: Diversas evidências apontam para um papel da disfunção mitocondrial no Transtorno de Humor Bipolar (THB), mas pouco se sabe sobre isso no THB de início recente. Na mitocôndria a atividade da cadeia transportadora de elétrons (CTE) atua juntamente com o ciclo do ácido cítrico na produção de energia, mas não está claro se estão alteradas no THB. O DNA mitocondrial (DNAmt) codifica diversas proteínas da CTE e está associado ao estresse oxidativo, mas nunca foi avaliado em pacientes no THB in vivo. O estresse oxidativo está associado ao THB e à disfunção mitocondrial, mas não se sabe muito das atividades das enzimas antioxidantes no THB de início recente. O óxido nítrico (NO) é uma molécula com efeitos neuromoduladores, mas com um papel no THB ainda não elucidado. O lítio é um tratamento padrão-ouro no THB, tendo mostrado efeitos neuroprotetores. Apesar disso, pouco se conhece do efeito do lítio na CTE, nas enzimas do ciclo do ácido cítrico, no conteúdo de DNAmt e na regulação de NO em humanos. Também não está claro o papel antioxidante do lítio no THB. Metódos: Pacientes com THB em depressão (n=31), não medicados em sua maioria (84%), foram tratados por 6 semanas com lítio. Antes e depois do tratamento, verificaram-se em leucócitos as atividades dos complexos I-IV da CTE, atividades das enzimas citrato sintase, succinato desidrogenase e malato desidrogenase e também o conteúdo de DNAmt; em plasma foram analisados os níveis de NO, substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBARS) e as atividades de catalase (CAT), glutationa peroxidase (GPx), superóxido dismutase (SOD) e razão de SOD/CAT. Os pacientes com depressão bipolar foram comparados com 28 controles saudáveis. Resultados: Em comparação com controles, os pacientes com THB tiveram um aumento de GPx (p < 0,001) e CAT (p=0,005) e uma diminuição de SOD/CAT (p=0,001), sem outras diferenças nos demais biomarcadores. Pacientes com THB I mostraram uma diminuição de citrato sintase (p=0,02) e uma discreta diminuição do conteúdo de DNAmt (p=0,05) em comparação com o THB II; o conteúdo de DNAmt esteve ligeiramente diminuído no THB I comparado com controles (p=0,05). Do início ao fim do tratamento com lítio houve aumento da atividade do complexo I da CTE (p=0,02), diminuição de TBARS (p=0,02) e SOD (p=0,03) e aumento de NO (p=0,02), sem haver alteração de outros parâmetros. Depois do tratamento, o TBARS se mostrou diminuído em respondedores comparados a não respondedores (p=0,02) e diminuído no THB II em comparação com o THB I (p=0,04). Discussão: No THB de início recente, houve poucas alterações em biomarcadores. Os achados sugerem aumento de CAT e GPx na depressão bipolar de início recente e uma diminuição de conteúdo mitocondrial no THB I comparado com o THB II, que devem ser confirmadas por outros estudos. Os resultados reforçam um papel neuroprotetor do lítio, sugerindo que a droga aumente a atividade do complexo I da CTE mitocondrial e aumente os níveis de NO na depressão bipolar. Além disso, o lítio reforçou o seu papel antioxidante e modulador das enzimas antioxidantes no THB / Background: Several evidences point to a role for mitochondrial dysfunction in Bipolar Disorder (BD), but few is known about it on short-term BD. In mitochondria the electron transport chain (ETC) acts jointly with citric acid cycle to produce energy, but it is not clear if they are altered in BD. Mitochondrial DNA (mtDNA) encodes several ETC proteins and is associated with oxidative stress, but it was never evaluated in BD in vivo. Oxidative stress is associated with BD and with mitochondrial dysfunction, but few is known about the activities of antioxidant enzymes in short-term BD. Nitric oxide (NO) is a molecule with neuromodulatory effects, but with an unclear role in BD. Lithium is a gold-standard treatment for BD, which has shown neuroprotective effects. However, few is known about lithium effect on ETC, citric acid cycle, mtDNA content, and NO regulation in humans. Also, lithium\'s antioxidant role in BD is unclear. Methods: Patients with BD depression (n=31) unmedicated in majority (84%) received lithium treatment for 6 weeks. Before and after treatment, in leukocytes the activities of ETC complex I-IV, citrate synthase, succinate dehydrogenase, and malate dehydrogenase, and mtDNA content were evaluated; in plasma, NO levels, thiobarbituric acid reactive substances (TBARS), the activities of catalase (CAT), glutathione peroxidase (GPx), and superoxide dismutase (SOD), and SOD/CAT ratio were evaluated. Bipolar depression patients were compared with 28 healthy controls. Results: When compared with controls, BD patients showed an increase in GPx (p < 0.001) and CAT (p=0.005) and a decrease in SOD/CAT (p=0.001), but showed no difference for other biomarkers. Patients with BD I showed a decrease in citrate synthase (p=0.02) and a slight decrease in mtDNA content (p=0.05) when compared to BD II; mtDNA content was slightly decreased in BD I compared to controls (p=0.05). From baseline to endpoint, there was an increase in ETC complex I activity (p=0.02), a decrease in TBARS (p=0.02) and SOD (p=0.03) and an increase in NO (p=0.02), without change in other parameters. After treatment, TBARS was decreased in responders compared to non-responders (p=0.02) and decreased in BD II compared to BD I (p=0.04). Discussion: In short-term BD few alterations were observed on biomarkers. The findings suggest increase on CAT and GPX in short-term bipolar depression and mitochondrial content decrease in BD I when compared to BD II, which deserve other studies for confirmation. The results reinforce a lithium\'s neuroprotective role and suggest that lithium increases ETC complex I activity and NO levels in bipolar depression. Moreover, lithium reinforced its role as antioxidant and as a modulator of antioxidant enzymes in BD