The master thesis present the possibilities of processing of electrochemical data from a group of four electrodes with non-selective response (simple sensor array) for electrochemical analysis with potential application of the results achieved in the construction of the sensor field type "electronic tongue". This simple system was applied to the sample simulating the food product. Electrochemical data were processed through mathematical operations such as Gaussian approximation, deconvolution or using basic mathematical operations.

Os neutrófilos são células fagocíticas do sistema imunológico mobilizadas principalmente no combate a infecções. Estas células são capazes de matar os micro-organismos através da desgranulação, que leva à liberação de moléculas antimicrobianas, e da produção de espécies reativas de oxigênio. Embora o recrutamento de neutrófilos seja essencial para a proteção do organismo, sua ativação excessiva resulta na intensa liberação de moléculas citotóxicas no meio extracelular, o que pode desencadear o desenvolvimento e/ou agravar o quadro clínico de doenças autoimunes e inflamatórias, como a artrite reumatoide. Uma possível abordagem terapêutica para o tratamento destas doenças é a modulação das funções efetoras dos neutrófilos. Estudos prévios mostraram que o extrato etanólico das folhas de Baccharis dracunculifolia (EEBd) possui grande potencial terapêutico, uma vez que apresenta expressiva atividade antioxidante frente ao metabolismo oxidativo dos neutrófilos. Para dar continuidade à investigação da atividade anti-inflamatória e/ou imunomoduladora deste extrato, o presente trabalho avaliou, na primeira etapa, o seu efeito modulatório sobre importantes funções efetoras de neutrófilos que medeiam o reconhecimento a e eliminação de patógenos - fagocitose, desgranulação e atividade microbicida - e sobre a atividade de enzimas lisossomais. Verificou-se que o EEBd, dependendo da concentração, inibe o metabolismo oxidativo dos neutrófilos sem alterar a capacidade de defesa das células. Na segunda etapa, foi avaliada a atividade antioxidante de sete compostos isolados do EEBd - ácido cafeico, ácido cumárico, ácido ferúlico, ácido cinâmico, aromadendrina-4?-metil éter, isosacuranetina e hispidulina - frente ao metabolismo oxidativo dos neutrófilos, a fim de propor possíveis marcadores químicos para as atividades biológicas do extrato. Os resultados apontaram o ácido cafeico como um potencial marcador químico da atividade biológica em questão. Na terceira etapa, com o intuito de aumentar a biodisponibilidade e favorecer o uso terapêutico dos produtos naturais estudados, o EEBd e o ácido cafeico foram incorporados em lipossomas, e constatou-se que a incorporação não alterou suas atividades antioxidantes frente aos neutrófilos, quando comparado às respectivas amostras na forma livre. Por fim, foi avaliado o efeito terapêutico do EEBd e do ácido cafeico, ambos na forma livre e incorporada em lipossomas, em um modelo animal de artrite. Verificou-se que as amostras na forma livre melhoraram expressivamente os parâmetros inflamatórios nas articulações, promovendo redução do edema e da migração de células totais e de neutrófilos, e discreta diminuição da concentração das citocinas inflamatórias TNF-?, IL-6 e IL-1?. Além disso, a incorporação do EEBd e do ácido cafeico em lipossomas pode auxiliar na redução das suas concentrações necessárias para a obtenção dos efeitos terapêuticos desejados. Assim, pode-se concluir que o EEBd tem grande potencial para se tornar um agente terapêutico adjuvante no tratamento de doenças inflamatórias mediadas por neutrófilos, sendo o ácido cafeico um possível marcador químico para a atividade anti-inflamatória do extrato. / Neutrophils are phagocytic immune cells mobilized primarily to fight against infections. These cells are capable to kill microorganisms through degranulation, which leads to the release of antimicrobial molecules, and production of reactive oxygen species. Although neutrophil recruitment is essential for host protection, excessive activation of these cells culminates in intense discharge of cytotoxic molecules to the extracellular milieu, which can elicit the development of and/or aggravate the clinical condition in autoimmune and inflammatory diseases such as rheumatoid arthritis. Modulation of the effector functions of neutrophils is a possible therapeutic approach to treat these diseases. Previous studies have shown that the ethanolic extract of Baccharis dracunculifolia leaves (EEBd) has a great therapeutic potential due to its significant antioxidant effect towards the oxidative metabolism of neutrophils. To continue investigating the anti-inflammatory and/or immunomodulatory action of such extract, the first part of the present work examined its modulator effect on three important effector functions of human neutrophils that mediate recognition and clearance of pathogens - phagocytosis, degranulation, and microbial killing - and on the activity of lysosomal enzymes. EEBd inhibited the oxidative metabolism of neutrophils without affecting their defense ability, depending on the extract concentration used. To propose possible chemical markers for the biological effects of the extract, the second part of this study evaluated the antioxidant activity of seven compounds isolated from EEBd - caffeic acid, coumaric acid, ferulic acid, cinnamic acid, aromadendrin-4\'-methyl ether, isosakuranetin, and hispidulin - towards the oxidative metabolism of neutrophils. The results pointed to caffeic acid as a potential chemical marker for this biological activity. The third part of this investigation aimed to improve the bioavailability and favor the therapeutic use of the natural products studied. EEBd and caffeic acid were incorporated into liposomal carrier systems. The incorporation of both samples into liposomes did not alter their antioxidant activity towards neutrophils, as compared with their respective free forms. Finally, this study examined the therapeutic effect of EEBd and caffeic acid, both in the free form and incorporated into liposomes, in an animal model of arthritis. The free samples markedly improved the joint inflammatory parameters: they reduced edema and migration of total cells and neutrophils, and slightly lowered the levels of the inflammatory cytokines tumor necrosis factor ? and interleukin 6 and 1? (TNF-?, IL-6, and IL-1?, respectively). In addition, incorporation of EEBd and caffeic acid into liposomes can help to reduce their concentrations required to achieve the desired therapeutic effect. Based on the set of results obtained in this study, we conclude that EEBd has a great potential to become a therapeutic adjuvant in the treatment of neutrophil-mediated inflammatory diseases, and that caffeic acid is a possible chemical marker of the anti-inflammatory activity of the extract.

As leishmanioses são antropozoonoses com amplo problema de saúde pública, que acometem aproximadamente 12 milhões de indivíduos em todo o mundo e causam cerca de 60 mil mortes por ano. No Brasil, a leishmaniose tegumentar (LT) apresenta coeficiente médio de detecção de 16 casos por 100 mil habitantes, onde em notificações no estado do Maranhão apresenta um dos maiores índices de incidência. Os fármacos utilizados atualmente apresentam eficácia limitada e algumas vezes significante toxicidade e efeitos adversos, sendo necessária a busca por novos tratamentos. Um dos meios para obtenção deste propósito é obter extratos vegetais que proporcionem a inativação da enzima arginase presente no parasito e responsável pela produção de poliaminas essenciais a sua sobrevivência. A escolha do material vegetal foi baseada através de práticas medicinais de populações onde a planta Stachytarpheta cayennensis é utilizada como analgésica, antiinflamatória e no tratamento de úlceras causadas por Leishmania. A planta foi coletada e feita a identificação botânica, e a droga foi utilizada para preparo de dois extratos por decocção e maceração em etanol 50%. Ambos foram fracionados com n-butanol e utilizados em testes de inibição da arginase. A fração butanólica do chá (BUF) foi a que apresentou menor número de constituintes. A análise do BUF por ressonância magnética nuclear indicou a presença de uma mistura de 7:3 de verbascosídeo/isoverbascosideo. Em seguida foi realizado o teste de inibição enzimática com a mesma fração e com os compostos estruturalmente relacionado com o verbascosídeo: ácido cafeico (IC50 = 1.5 µM), ácido clorogênico (IC50 = 3.4 µM), e ácido rosmarínico (IC50 = 1.5 µM). O teste de inibição na forma promastigota do parasito com a fração (BUF-CHÁ) em 72h de tratamento apresentou EC50 de 51 µg/mL. A partir dos resultados encontrados faz-se necessário mais experimentos com a planta, como a realização de ensaios com amastigotas de Leishmania e teste de toxicidade celular. Conclusão: S. cayennensis pode ser uma promissora fonte de novos fármacos para leishmaniose. / Stachytarpheta cayennensis is a plant traditionally used to treat tegumentary Leishmaniasis and as an anti-inflammatory. The aim of this study was to evaluate the mechanisms of action of extracts from S. cayennensis on the arginase enzyme of the trypanosome parasite Leishmania (Leishmania) amazonensis. S. cayennensis was collected in Formosa da Serra do Maranhão, Brazil. Crude water extract was fractionated with n-butanol and fractions were tested against arginase enzymes collected from L. (L.) amazonensis. The most potent arginase inhibitor fraction was then tested against L. (L.) amazonensis promastigotes in axenic culture. To verify arginase inhibition in L. (L.) amazonensis, promastigote cultures were supplemented with L-arginine (substrate) and L-ornithine, a product of hydrolysis of L-arginine by the arginase enzyme. Butanolic fraction (BUF) is a potent L. (L.) amazonensis arginase inhibitor (IC50 = 5 ± 1 µg/mL). BUF showed an IC50 of 51 µg/mL against L. (L.) amazonensis promastigotas. In addition, caffeic acid and two acids containing caffeoyl moiety were tested against arginase showing IC50 1.5-3.4 µM. The inhibition of arginase by BUF in the promastigote cultures was demonstrated by adding L-ornithine, which enhances parasite growth. In conclusion, verbascoside present in S. cayennensis extracts (BUF) target the arginase enzyme of L. (L.) amazonensis, resulting in the death of the parasites.

O presente trabalho trata da semissíntese de análogos de importantes compostos líderes (afidicolina, lausona, lapachol e CAPE) utilizando técnicas de química medicinal como bioisosterismo, adição de grupamento funcional e simplificação molecular. Dessa forma foi possível obter uma biblioteca de análogos racionais, visando a manipulação de parâmetros físico-químicos e estruturais, para fins de bioprospecção. Foram desenvolvidos derivados de afidicolina mais lipofílicos, por meio da acilação das hidroxilas presentes na estrutura química deste terpeno. Tentativas de formação de bioisósteros, sais e de ésteres fosfato das hidroxinaftoquinonas naturais - lapachol e lausona, foram realizadas visando avaliar a influência do pKa sobre a atividade deste tipo de moléculas, bem como aumentar hidrossolubilidade. Neste caso, foram observadas reações paralelas, como um rearranjo molecular para a formação de aminonaftoquinonas, no estudo da cicloadição de azida de sódio com grupos cianos. Ademais, foi estudado o efeito da simplificação molecular de CAPE (fenetil éster do ácido cafeico), visando entender os requisitos estruturais de atividade antitumoral desta classe de compostos. Neste trabalho, foram obtidas 14 moléculas e testadas para diferentes atividades biológicas. Derivados naftoquinoidais se mostraram ativos frente à inibição de DHODH em ensaio sobre a enzima e também em ensaio celular. Adicionalmente, análogos simplificados do CAPE apresentaram alta atividade antitumoral, com segurança, em comparação ao controle 5-fluorouracila. / The present study aimed the semi-synthesis of analogues from important lead compounds (aphidicolin, lausone, lapachol and CAPE) by using medicinal chemistry strategies, such as bioisosterism, addition of functional groups and molecular simplification. Thus, we obtained a library of rational analogues, aiming the manipulation of physicochemical and structural parameters with bioprospecting purposes. We developed more lipophilic aphidicolin derivatives by acylation of the hydroxyl groups present in the structure of this terpene. Attempts towards the development of phosphate salts bioisosters from the hydroxinaftoquinones lapachol and lausone in order to evaluate the influence the pKa in the biological activity of these class compounds as well as to increase the water solubility. In this last case, we observed parallel reactions, as a molecular rearrangement for the formation of the aminonaftoquinones during the study of cycloaddition with cyanides and azides. In addition, we studied the effects of molecular simplification of CAPE (caffeic acid phenethyl ester), to better understand the structural requirements for antitumoral activity of this class of compounds. In the present work we obtained 14 molecules which were also tested for different biological activities. Naftoquinoidais derivatives showed inhibition activity on enzymatic essay on DHODH and on cellular essay. Moreover, simplified molecules from CAPE showed high antitumoral activity and safety in comparison to the control 5- fluorouracil.

O presente trabalho trata da semissíntese de análogos de importantes compostos líderes (afidicolina, lausona, lapachol e CAPE) utilizando técnicas de química medicinal como bioisosterismo, adição de grupamento funcional e simplificação molecular. Dessa forma foi possível obter uma biblioteca de análogos racionais, visando a manipulação de parâmetros físico-químicos e estruturais, para fins de bioprospecção. Foram desenvolvidos derivados de afidicolina mais lipofílicos, por meio da acilação das hidroxilas presentes na estrutura química deste terpeno. Tentativas de formação de bioisósteros, sais e de ésteres fosfato das hidroxinaftoquinonas naturais - lapachol e lausona, foram realizadas visando avaliar a influência do pKa sobre a atividade deste tipo de moléculas, bem como aumentar hidrossolubilidade. Neste caso, foram observadas reações paralelas, como um rearranjo molecular para a formação de aminonaftoquinonas, no estudo da cicloadição de azida de sódio com grupos cianos. Ademais, foi estudado o efeito da simplificação molecular de CAPE (fenetil éster do ácido cafeico), visando entender os requisitos estruturais de atividade antitumoral desta classe de compostos. Neste trabalho, foram obtidas 14 moléculas e testadas para diferentes atividades biológicas. Derivados naftoquinoidais se mostraram ativos frente à inibição de DHODH em ensaio sobre a enzima e também em ensaio celular. Adicionalmente, análogos simplificados do CAPE apresentaram alta atividade antitumoral, com segurança, em comparação ao controle 5-fluorouracila. / The present study aimed the semi-synthesis of analogues from important lead compounds (aphidicolin, lausone, lapachol and CAPE) by using medicinal chemistry strategies, such as bioisosterism, addition of functional groups and molecular simplification. Thus, we obtained a library of rational analogues, aiming the manipulation of physicochemical and structural parameters with bioprospecting purposes. We developed more lipophilic aphidicolin derivatives by acylation of the hydroxyl groups present in the structure of this terpene. Attempts towards the development of phosphate salts bioisosters from the hydroxinaftoquinones lapachol and lausone in order to evaluate the influence the pKa in the biological activity of these class compounds as well as to increase the water solubility. In this last case, we observed parallel reactions, as a molecular rearrangement for the formation of the aminonaftoquinones during the study of cycloaddition with cyanides and azides. In addition, we studied the effects of molecular simplification of CAPE (caffeic acid phenethyl ester), to better understand the structural requirements for antitumoral activity of this class of compounds. In the present work we obtained 14 molecules which were also tested for different biological activities. Naftoquinoidais derivatives showed inhibition activity on enzymatic essay on DHODH and on cellular essay. Moreover, simplified molecules from CAPE showed high antitumoral activity and safety in comparison to the control 5- fluorouracil.

Os neutrófilos são células fagocíticas do sistema imunológico mobilizadas principalmente no combate a infecções. Estas células são capazes de matar os micro-organismos através da desgranulação, que leva à liberação de moléculas antimicrobianas, e da produção de espécies reativas de oxigênio. Embora o recrutamento de neutrófilos seja essencial para a proteção do organismo, sua ativação excessiva resulta na intensa liberação de moléculas citotóxicas no meio extracelular, o que pode desencadear o desenvolvimento e/ou agravar o quadro clínico de doenças autoimunes e inflamatórias, como a artrite reumatoide. Uma possível abordagem terapêutica para o tratamento destas doenças é a modulação das funções efetoras dos neutrófilos. Estudos prévios mostraram que o extrato etanólico das folhas de Baccharis dracunculifolia (EEBd) possui grande potencial terapêutico, uma vez que apresenta expressiva atividade antioxidante frente ao metabolismo oxidativo dos neutrófilos. Para dar continuidade à investigação da atividade anti-inflamatória e/ou imunomoduladora deste extrato, o presente trabalho avaliou, na primeira etapa, o seu efeito modulatório sobre importantes funções efetoras de neutrófilos que medeiam o reconhecimento a e eliminação de patógenos - fagocitose, desgranulação e atividade microbicida - e sobre a atividade de enzimas lisossomais. Verificou-se que o EEBd, dependendo da concentração, inibe o metabolismo oxidativo dos neutrófilos sem alterar a capacidade de defesa das células. Na segunda etapa, foi avaliada a atividade antioxidante de sete compostos isolados do EEBd - ácido cafeico, ácido cumárico, ácido ferúlico, ácido cinâmico, aromadendrina-4?-metil éter, isosacuranetina e hispidulina - frente ao metabolismo oxidativo dos neutrófilos, a fim de propor possíveis marcadores químicos para as atividades biológicas do extrato. Os resultados apontaram o ácido cafeico como um potencial marcador químico da atividade biológica em questão. Na terceira etapa, com o intuito de aumentar a biodisponibilidade e favorecer o uso terapêutico dos produtos naturais estudados, o EEBd e o ácido cafeico foram incorporados em lipossomas, e constatou-se que a incorporação não alterou suas atividades antioxidantes frente aos neutrófilos, quando comparado às respectivas amostras na forma livre. Por fim, foi avaliado o efeito terapêutico do EEBd e do ácido cafeico, ambos na forma livre e incorporada em lipossomas, em um modelo animal de artrite. Verificou-se que as amostras na forma livre melhoraram expressivamente os parâmetros inflamatórios nas articulações, promovendo redução do edema e da migração de células totais e de neutrófilos, e discreta diminuição da concentração das citocinas inflamatórias TNF-?, IL-6 e IL-1?. Além disso, a incorporação do EEBd e do ácido cafeico em lipossomas pode auxiliar na redução das suas concentrações necessárias para a obtenção dos efeitos terapêuticos desejados. Assim, pode-se concluir que o EEBd tem grande potencial para se tornar um agente terapêutico adjuvante no tratamento de doenças inflamatórias mediadas por neutrófilos, sendo o ácido cafeico um possível marcador químico para a atividade anti-inflamatória do extrato. / Neutrophils are phagocytic immune cells mobilized primarily to fight against infections. These cells are capable to kill microorganisms through degranulation, which leads to the release of antimicrobial molecules, and production of reactive oxygen species. Although neutrophil recruitment is essential for host protection, excessive activation of these cells culminates in intense discharge of cytotoxic molecules to the extracellular milieu, which can elicit the development of and/or aggravate the clinical condition in autoimmune and inflammatory diseases such as rheumatoid arthritis. Modulation of the effector functions of neutrophils is a possible therapeutic approach to treat these diseases. Previous studies have shown that the ethanolic extract of Baccharis dracunculifolia leaves (EEBd) has a great therapeutic potential due to its significant antioxidant effect towards the oxidative metabolism of neutrophils. To continue investigating the anti-inflammatory and/or immunomodulatory action of such extract, the first part of the present work examined its modulator effect on three important effector functions of human neutrophils that mediate recognition and clearance of pathogens - phagocytosis, degranulation, and microbial killing - and on the activity of lysosomal enzymes. EEBd inhibited the oxidative metabolism of neutrophils without affecting their defense ability, depending on the extract concentration used. To propose possible chemical markers for the biological effects of the extract, the second part of this study evaluated the antioxidant activity of seven compounds isolated from EEBd - caffeic acid, coumaric acid, ferulic acid, cinnamic acid, aromadendrin-4\'-methyl ether, isosakuranetin, and hispidulin - towards the oxidative metabolism of neutrophils. The results pointed to caffeic acid as a potential chemical marker for this biological activity. The third part of this investigation aimed to improve the bioavailability and favor the therapeutic use of the natural products studied. EEBd and caffeic acid were incorporated into liposomal carrier systems. The incorporation of both samples into liposomes did not alter their antioxidant activity towards neutrophils, as compared with their respective free forms. Finally, this study examined the therapeutic effect of EEBd and caffeic acid, both in the free form and incorporated into liposomes, in an animal model of arthritis. The free samples markedly improved the joint inflammatory parameters: they reduced edema and migration of total cells and neutrophils, and slightly lowered the levels of the inflammatory cytokines tumor necrosis factor ? and interleukin 6 and 1? (TNF-?, IL-6, and IL-1?, respectively). In addition, incorporation of EEBd and caffeic acid into liposomes can help to reduce their concentrations required to achieve the desired therapeutic effect. Based on the set of results obtained in this study, we conclude that EEBd has a great potential to become a therapeutic adjuvant in the treatment of neutrophil-mediated inflammatory diseases, and that caffeic acid is a possible chemical marker of the anti-inflammatory activity of the extract.

Submitted by isabela.moljf@hotmail.com (isabela.moljf@hotmail.com) on 2017-05-05T14:14:07Z No. of bitstreams: 1 celsodeoliveirarezendejunior.pdf: 1703037 bytes, checksum: 06b6ddaff72097b07ba5ec7185f315b5 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-05-17T13:40:18Z (GMT) No. of bitstreams: 1 celsodeoliveirarezendejunior.pdf: 1703037 bytes, checksum: 06b6ddaff72097b07ba5ec7185f315b5 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-17T13:40:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 celsodeoliveirarezendejunior.pdf: 1703037 bytes, checksum: 06b6ddaff72097b07ba5ec7185f315b5 (MD5) Previous issue date: 2010-07-30 / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Este trabalho trata da síntese de cicloexanopoliois derivados do ácido quínico, esterificados com os ácidos cafeico e gálico. Esses compostos são candidatos novos agentes antivirais, principalmente como inibidores da enzima HIV-integrase, devido à semelhança estrutural com os derivados dicafeoíl-cicloexanodiois e ácidos dicafeoíl-quínicos, potentes inibidores dessa enzima. A partir de reações de esterificação, proteção e desproteção de compostos fenólicos e cicloexanopoliois foram sintetizados 41 compostos, sendo 26 inéditos, com rendimentos que variaram de 20 a 100%. As reações de proteção e desproteção seletivas das hidroxilas foram realizadas com sucesso. Na benzilação dos compostos (1R,2S,3R,5S)-1,2-Ocicloexilideno-1,2,3,5-tetraidroxicicloexano e (1R,2S,3R,5R)-1,2-O-cicloexilideno- 1,2,3,5-tetraidroxicicloexano a metodologia por transferência de fase se mostrou mais eficiente do que a metodologia convencional. Na tentativa de clivagem seletiva dos grupos benzila dos compostos (1R,2S,3R,5S)-1,2-di-O-(3’,4’-di-O-acetil)-cafeoíl-3,5-di-O-benzil-1,2,3,5-tetraidroxicicloexano e (1R,2S,3R,5R)-1,2-di-O-(3’,4’-di-Oacetil)-cafeoíl-3,5-di-O-benzil-1,2,3,5-tetraidroxicicloexano foram utilizadas quatro metodologias diferentes obtendo-se, para cada uma, a clivagem de grupos protetores diferentes. As estruturas dos compostos obtidos foram elucidadas por espectroscopia na região do infravermelho, RMN de 1H e de 13C, além da caracterização por ponto de fusão e poder rotatório específico. Alguns compostos finais foram encaminhados para testes anti-herpes (HSV-1 e HSV-2) e para avaliação das propriedades antioxidantes e antiparasitárias e serão encaminhados para testes anti- HIV-integrase. / This work describes the synthesis of cyclohexanepoliols derived from quinic acid, esterified with caffeic and gallic acids. These compounds are candidates as new antiviral agents, particularly as inhibitors of HIV integrase, due to their structural similarity to dicaffeoyl cyclohexanediols and dicaffeoyl quinic acid derivatives, potent inhibitors of this enzyme. We synthesized 41 compounds using reactions of esterification, protection and deprotection of phenolic and cyclohexanepoliol derivatives. The reactions of protection and selective deprotection of the hydroxyl groups were performed successfully. In the benzylation of compounds (1R, 2S, 3R, 5S)-1,2-O-cyclohexylidene-1,2,3,5-tetrahydroxycyclohexane and (1R, 2S, 3R, 5R)-1,2-O-cyclohexylidene-1,2,3,5-tetrahydroxycyclohexane the methodology employing phase transfer was more efficient than the conventional method. In an attempt to cleave selectively the benzyl groups of compounds (1R, 2S, 3R, 5S)-1,2-di-O-(3',4'-di-O-acetyl)-caffeoyl-3,5-di-O-benzyl-1,2,3,5-tetrahydroxycyclohexane and (1R,2S,3R,5R)-1,2-di-O-(3',4'-di-O-acetyl)-caffeoyl-3,5-di-O-benzyl-1,2,3,5- tetrahydroxycyclo-hexane four different methodologies were used. Each procedure led to cleavage of different protecting groups. The structures of the compounds were characterized by infrared spectroscopy, 1H and 13C NMR, melting point and specific optical rotation. Final compounds were sent for testing against herpes (HSV-1 and HSV-2) and biological evaluation of their antiparasitic and antioxidant properties and will be referred for testing against HIV integrase.

Philosophiae Doctor - PhD / This study explores the roles of exogenously applied nitric oxide, exogenously applied caffeic acid and salt stress on the ontioxidant system in cereal (exemplified by maize) and legume (using soybean as an example) plants together with their influence on membrane integrity and cell death. This study investigates changes in H₂O₂ content, root lipid peroxidation, root cell death and antioxidant enzymatic activity in maize roots in response to exogenously applied nitric oxide (NO) and salt stress. This part of the study is based on the partially understood interaction between NO and reactive oxygen species (ROS) such as H₂O₂ and the role of antioxidant enzymes in plant salt stress responses. The results show that application of salt (NaCl) results in elevated levels of H₂O₂ and an increase in lipid peroxidation, consequently leading to increased cell death. The study also shows that by regulating the production and detoxification of ROS through modulation of antioxidant enzymatic activities, NO plays a pivotal role in maize responses to salt stress. The study argues for NO as a regulator of redox homeostasis that prevents excessive ROS accumulation during exposure of maize to salinity stress that would otherwise be deleterious to maize. This study extends the role of exogenously applied NO to improve salt stress tolerance in cereals crops (maize) further to its role in enhancing salt stress tolerance in legumes. The effect of long-term exposure of soybean to NO and salt stress on root nodule antioxidant activity was investigated to demonstrate the role of NO in salt stress tolerance. The results show that ROS scavenging antioxidative enzymes like SOD, GPX and GR are differentially regulated in response to exogenous application of NO and salt stress. It remains to be determined if the NO induced changes in antioxidant enzyme activity under salt stress are sufficient to efficiently reduce ROS accumulation in soybean root nodules to levels close to those of unstressed soybean root nodules. Furthermore, this study investigates the effect of long-term exposure of soybean to exogenous caffeic acid (CA) and salt stress, on the basis of the established role of CA as an antioxidant and the involvement of antioxidant enzymes in plant salt stress responses. The effect of CA on soybean nodule number, biomass (determined on the basis of nodule dry weight, root dry weight and shoot dry weight), nodule NO content, and nodule cyclic guanosine monophosphate (cGMP) content in response to salt stress was investigated. Additionally, CA-induced changes in nodule ROS content, cell viability, lipid peroxidation and antioxidant enzyme activity as well as some genes that encode antioxidant enzymes were investigated in the presence or absence of salt stress. The study shows that long-term exposure of soybean to salt stress results in reduced biomass associated with accumulation of ROS, elevated levels of lipid peroxidation and elevated levels of cell death. However, exogenously applied CA reversed the negative effects of salt stress on soybean biomass, lipid peroxidation and cell death. CA reduced the salt stress-induced accumulation of ROS by mediating changes in root nodule antioxidant enzyme activity and gene expression. These CA-responsive antioxidant enzymes were found to be superoxide dismutase (SOD), ascorbate peroxidase (APX), glutathione peroxidase (GPX), and glutathione reductase (GR), which contributed to the scavenging of ROS in soybean nodules under salt stress. The work reported in Chapter 2 has been published in a peer-reviewed journal [Keyster M, Klein A, Ludidi N (2012) Caspase-like enzymatic activity and the ascorbate-glutathione cycle participate in salt stress tolerance of maize conferred by exogenously applied nitric oxide. Plant Signaling and Behavior 7: 349-360]. My contribution to the published paper was all the work that is presented in Chapter 2, whereas the rest of the work in the paper (which is not included in Chapter 2) was contributed by Dr Marshall Keyster.

Philosophiae Doctor - PhD

As leishmanioses são antropozoonoses com amplo problema de saúde pública, que acometem aproximadamente 12 milhões de indivíduos em todo o mundo e causam cerca de 60 mil mortes por ano. No Brasil, a leishmaniose tegumentar (LT) apresenta coeficiente médio de detecção de 16 casos por 100 mil habitantes, onde em notificações no estado do Maranhão apresenta um dos maiores índices de incidência. Os fármacos utilizados atualmente apresentam eficácia limitada e algumas vezes significante toxicidade e efeitos adversos, sendo necessária a busca por novos tratamentos. Um dos meios para obtenção deste propósito é obter extratos vegetais que proporcionem a inativação da enzima arginase presente no parasito e responsável pela produção de poliaminas essenciais a sua sobrevivência. A escolha do material vegetal foi baseada através de práticas medicinais de populações onde a planta Stachytarpheta cayennensis é utilizada como analgésica, antiinflamatória e no tratamento de úlceras causadas por Leishmania. A planta foi coletada e feita a identificação botânica, e a droga foi utilizada para preparo de dois extratos por decocção e maceração em etanol 50%. Ambos foram fracionados com n-butanol e utilizados em testes de inibição da arginase. A fração butanólica do chá (BUF) foi a que apresentou menor número de constituintes. A análise do BUF por ressonância magnética nuclear indicou a presença de uma mistura de 7:3 de verbascosídeo/isoverbascosideo. Em seguida foi realizado o teste de inibição enzimática com a mesma fração e com os compostos estruturalmente relacionado com o verbascosídeo: ácido cafeico (IC50 = 1.5 µM), ácido clorogênico (IC50 = 3.4 µM), e ácido rosmarínico (IC50 = 1.5 µM). O teste de inibição na forma promastigota do parasito com a fração (BUF-CHÁ) em 72h de tratamento apresentou EC50 de 51 µg/mL. A partir dos resultados encontrados faz-se necessário mais experimentos com a planta, como a realização de ensaios com amastigotas de Leishmania e teste de toxicidade celular. Conclusão: S. cayennensis pode ser uma promissora fonte de novos fármacos para leishmaniose. / Stachytarpheta cayennensis is a plant traditionally used to treat tegumentary Leishmaniasis and as an anti-inflammatory. The aim of this study was to evaluate the mechanisms of action of extracts from S. cayennensis on the arginase enzyme of the trypanosome parasite Leishmania (Leishmania) amazonensis. S. cayennensis was collected in Formosa da Serra do Maranhão, Brazil. Crude water extract was fractionated with n-butanol and fractions were tested against arginase enzymes collected from L. (L.) amazonensis. The most potent arginase inhibitor fraction was then tested against L. (L.) amazonensis promastigotes in axenic culture. To verify arginase inhibition in L. (L.) amazonensis, promastigote cultures were supplemented with L-arginine (substrate) and L-ornithine, a product of hydrolysis of L-arginine by the arginase enzyme. Butanolic fraction (BUF) is a potent L. (L.) amazonensis arginase inhibitor (IC50 = 5 ± 1 µg/mL). BUF showed an IC50 of 51 µg/mL against L. (L.) amazonensis promastigotas. In addition, caffeic acid and two acids containing caffeoyl moiety were tested against arginase showing IC50 1.5-3.4 µM. The inhibition of arginase by BUF in the promastigote cultures was demonstrated by adding L-ornithine, which enhances parasite growth. In conclusion, verbascoside present in S. cayennensis extracts (BUF) target the arginase enzyme of L. (L.) amazonensis, resulting in the death of the parasites.