Orientadores: Lea Rodrigues Simioni, Yoko Oshima Franco / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciencias Medicas / Made available in DSpace on 2018-08-09T02:12:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Barcelos_CarolineCoutinhode_M.pdf: 1481920 bytes, checksum: 51a5dae81283795439bd5ed51ac09f60 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Atracúrio (ATC) e rocurônio (ROC) são bloqueadores neuromusculares de ação intermediária. Neste estudo, seus efeitos neuromusculares foram investigados in vitro e in vivo em ratos pré-tratados, via gavagem (7d), com os anticonvulsivantes (AC) carbamazepina (CBZ, 40 mg/kg) e fenobarbital (FB, 20 mg/kg) e sacrificados no 8º dia, sob anestesia com uretana. Os resultados foram comparados com a condição-controle (ratos não tratados com AC). A exposição crônica a AC pode determinar a indução de enzimas microssomais responsáveis pela metabolização (oxidação) de fármacos. Para o controle desse fenômeno farmacológico foram determinadas as concentrações enzimáticas de citocromo P450 e b5 redutase, em microssomos hepáticos de ratos tratados com AC, e comparados aos controles. As preparações in vitro e in vivo foram montadas de acordo com as técnicas de Bulbring e de Leeuwin e Wolters, respectivamente. As concentrações utilizadas dos bloqueadores nas preparações in vitro e in vivo foram, respectivamente, 20 µg/mL e 0,5 mg/kg para atracúrio (ATC); 4 µg/mL e 0,6 mg/kg para rocurônio (ROC). Cada protocolo teve um n=5 e as respostas foram observadas por 60 min. Os resultados tanto in vitro quanto in vivo mostraram que o pré-tratamento com a carbamazepina reduziu a resposta contrátil em cerca de 30%. Sob sua vigência, não houve alteração do bloqueio produzido pelo atracúrio e pelo rocurônio, possivelmente porque o tempo de tratamento com a carbamazepina não foi suficiente para causar indução enzimática. Em relação ao fenobarbital, os resultados in vitro e in vivo mostraram nenhuma alteração significativa sob a resposta contrátil. Sob sua vigência, diminuiu a sensibilidade do ATC em produzir o bloqueio neuromuscular in vitro. Contudo, in vivo potencializou o bloqueio neuromuscular de ambos os bloqueadores estudados. Essas alterações observadas em ambos os modelos experimentais podem ser devidas à indução ocorrida com o fenobarbital, conforme comprovado pela concentração de citocromo P450 (0,69 nmol/mg proteína) e b5 redutase (0,62 nmol/mg proteína) / Abstract: Atracurium (ATC) and rocuronium (ROC) are neuromuscular blockers of intermediate action. In this study, the neuromuscular effects had been investigated in vitro and in vivo in treated rats, by gavage (7d), with the anticonvulsantes (AC) carbamazepine (CBZ, 40 mg/kg) and phenobarbital (FB, 20 mg/kg) and sacrificed on the eight day, under anesthesia with urethane. The results had been compared with the control-condition (rats not treated AC). The chronic exposition the AC can determine the induction of microsomes enzyme for the responsible metabolization (oxidation) of drugs. For the control of this pharmacologic phenomenon the enzymatic concentrations of P450 and b5 cytochromes had been determined, in livers microsomes of rats treated with AC, and compared with the controls. The preparations in vitro and in vivo had been followed the Bulbring and Leeuwin and Wolters techniques, respectively. The in vitro and in vivo concentrations were 20 µg/ml and 0.5 mg/kg, respectively, for atracurium (ATC); and 4 µg/ml and 0.6 mg/kg for rocuronium (ROC). Each protocol presented n=5 and the answers were calculated during 60 minutes. The in vitro and in vivo results showed that treatment with carbamazepine reduced the extent of muscle response in about 30%. Under its validity, did not alter the extent of the muscle response block produced by atracurium and rocuronium possibly because the period of time of carbamazepine treatment was not enough to cause enzymatic induction. Regarding phenobarbital, the in vitro and in vivo results did not alter significant the extent of the muscle response block produced. Under its validity, reduced the ATC sensitivity the block neuromuscular in vitro produced. However, in vivo increased the neuromuscular block of both the blockers studied. These alterations observed in both the experimental models can have occured induction with the phenobarbital, as proven P450 (0,69 nmol/mg protein) and b5 (0,62 nmol/mg protein) of cytochrome concentration / Mestrado / Mestre em Farmacologia

O fígado desempenha um papel central na disposição metabólica de vários agentes químicos endógenos e exógenos, incluindo quase todos os fármacos. Neste processo de biotransformação pode ocorrer a formação de metabólitos intermediários altamente reativos que se não forem convenientemente eliminados podem interagir com macromoléculas celulares lesando o órgão. A hepatotoxicidade idiossincrática associada ao uso de antiepilépticos aromáticos (AEA) é bem conhecida e tem sido atribuída ao acúmulo de intermediários tóxicos (areno-óxidos) formados durante a bioativação hepática. Embora a participação de processos imunológicos no mecanismo de ação tóxica dos AEA tenha sido demonstrada, existe a possibilidade de mecanismos adjuvantes envolvendo a toxicidade mitocondrial, evento ainda não explorado na literatura científica. Neste estudo avaliou-se, in vitro, o efeito dos AEA: carbamazepina, fenitoína e fenobarbital, bem como dos seus respectivos metabólitos na função mitocondrial e na indução do estresse oxidativo em mitocôndrias de fígado de rato, como possível mecanismo de ação hepatotóxica desses fármacos. Sistema microssomal hepático de rato foi utilizado para bioativação dos fármacos e produção dos respectivos metabólitos in vitro. Sem a bioativação, somente o fenobarbital (em concentrações elevadas) apresentou efeitos inibidores sobre o estado 3 da respiração, síntese de ATP e potencial de membrana, sem, contudo induzir o estresse oxidativo. Quando bioativados, todos os fármacos apresentaram efeitos sobre a função mitocondrial através de processo mediado por estresse oxidativo. Todos os fármacos bioativados afetaram a respiração mitocondrial, causando diminuição do consumo de oxigênio no estado 3, diminuição do RCR e aumento do consumo de oxigênio no estado 4. Foram também evidenciadas alterações na captação/liberação de cálcio, inibição da síntese de ATP, diminuição do potencial de membrana e inibição do intumescimento mitocondrial induzido pelo cálcio. A oxidação de proteínas e lipídeos mitocondriais foi demonstrada pela formação de proteínas carboniladas, diminuição de proteínas com grupamentos sulfidrila, aumento de malondialdeído (MDA) e pela oxidação da cardiolipina. O sistema de defesa antioxidante mitocondrial também foi afetado, como evidenciado pela diminuição da relação GSH/GSSG (glutationa reduzida/glutationa oxidada). Os resultados sugerem fortemente a participação do dano mitocondrial, mediado pelo estresse oxidativo causado pelos metabólitos dos AEA, no desenvolvimento da hepatotoxicidade idiossincrática induzida por esses fármacos. / The liver plays a central role in the metabolic disposition of various endogenous and exogenous chemicals, including almost all drugs. During the biotransformation process, highly reactive metabolites can be produced, and if they are not detoxified, they can interact with cellular macromolecules and cause organ injury. Idiosyncratic hepatotoxicity is a well-known complication associated with aromatic antiepileptic drugs (AAED), and it has been suggested to occur due to the accumulation of toxic arene oxide metabolites. Although the participation of an immune process in the toxic action mechanism of AAED has been demonstrated, adjuvant mechanisms involving mitochondrial toxicity is also possible and such event has not been studied yet. Therefore, we investigated, in vitro, the effects of carbamazepine (CB), phenytoin (PT), phenobarbital (PB) and their respective metabolites on the hepatic mitochondrial function as well as their ability to induce oxidative stress in rat liver mitochondria, as a possible hepatotoxic action mechanism. The murine hepatic microsomal system was used to bioactivate the drugs and to produce the anticonvulsant metabolites in vitro. As an unaltered drug, only phenobarbital (in high concentrations) presented inhibitory effects on state 3 respiration, ATP synthesis, and membrane potential; however, it did not induce oxidative stress. All the bioactivated drugs affected mitochondrial function through an oxidative stress-mediated process. All the bioactivated drugs affected mitochondrial function causing decrease in state 3 respiration, decrease in RCR and increase in state 4 respiration. They also caused impairment of Ca+2 uptake /release, decrease in ATP synthesis, decrease in membrane potential and inhibition of calcium-induced swelling. Oxidation of proteins and lipids was evidenced by carbonil proteins formation, decrease in thiol proteins, increase in malonaldehyde (MDA) and cardiolipin oxidation. The mitochondrial antioxidant defense system was also affected, as evidenced by the decreased GSH/GSSG ratio (reduced glutathione/oxidized glutathione). Results strongly suggest the involvement of mitochondrial damage, which is mediated by the oxidative stress caused by the AAED metabolites, in the development of AAED-induced idiosyncratic hepatotoxicity.

Carbamazepina (Carba) é um anticonvulsivante, uma droga psicotrópica muito utilizada no tratamento de pacientes com distúrbios intelectuais. Esta droga foi utilizada para diminuir o volume urinário no Diabetes Insípido (DI), pois possui um efeito antidiurético, mas a incidência de hiponatremia é uma ocorrência comum. O lítio é uma das drogas mais importantes para o tratamento do distúrbio bipolar. No entanto, ele tem uma grande capacidade de induzir DI dificultando o seu uso em pacientes debilitados psicologicamente. Atualmente, a associação destas drogas é frequentemente utilizada para o tratamento de pacientes com distúrbios psiquiátricos e neurológicos. O objetivo deste trabalho foi investigar o efeito da Carba no ducto coletor medular interno (DCMI) de ratos normais e elucidar a sua ação no DI induzido pelo lítio: 1) Estudos in vitro- A) Estudos com microperfusão de segmentos isolados do néfron onde a permeabilidade à água (Pf, m/sec) foi determinada em DCMI perfundidos de ratos normais (n=20) na presença de Carba à 10-5 M, e na ausência de HAD. B) estudos com a técnica de Imunoblotting para avaliar a expressão da proteína Aquaporina 2 (AQP2) em suspensão de túbulos de DCMI de ratos normais incubados com 10-5 M de Carba por 30 minutos. 2) Estudos in vivo A) quatro grupos foram formados: a) Controle (n=5); b) Li (40 mmol/Kg/dieta por 3 semanas; n=4); c) Li+Carba (40 mmol Li/Kg/dieta + 400 mg carba/Kg/dia por 3 semanas; n=5); d) Carba (400 mg /Kg/dia por 3 semanas; n=5); - B) estudo da expressão da AQP2 no DCMI destes quatro grupos pela técnica de Western Blot. Resultados: 1) Estudos in vitro A) nos estudos de microperfusão a carba adicionada ao banho aumentou a Pf dos DCMI, na ausência de HAD (n=6) Controle12,3+ 3,6, Carba-62,6+14,8 (p<0,01), Recuperação (Rec)-17,4+5,5 (p<0,01). Com o intuito de estudar o mecanismo pelo qual a Carba ativa a cascata do HAD, foi utilizado o inibidor do receptor V2 do HAD (AV2; n=10): Controle-23,5+5,2, Carba-37,4±4,4 (p<0,01), Carba+AV2-19,6±5,0 (p<0,05), Rec-21,4+5,5; e Controle-18,6+7,0, AV2-27,3+7,2, AV2+Carba-25,3+5,7, Rec-32,6+6,4. O inibidor da PKA (H8; n=4) também foi utilizado: Controle-15,0+9,0, Carba-106,1+12,3 (p<0,01), Carba+H8-60,3+16,4 (p<0,01), Rec- 44,5+13,2. B) a análise densitométrica mostrou um aumento de 38,8% na expressão da AQP2 (Controle-100,0+8,3 vs. Carba-138,8+12,12, p<0,05); 1) Estudos in vivo Volume urinário (UV, mL/24h) Controle-10,7+3,0, Li-62,6+6,0 (p<0,001), Li+Carba-28,5+4,9 (p<0,001), Carba-23,3+3,0 (<0,001). Osmolalidade urinária (mOsm/Kg/H2O) Controle-819,6+175,7, Li-149,4+18,0 (p<0,01), Li+Carba-251,5+39,7 (p<0,05), Carba-396,2+75,5 (p<0,01). FENa+ (%) - Controle-0,15+0,01, Li-0,10+0,02, Li+Carba-0,12+0,02, Carba-0,11+0,02. Expressão da AQP2 (%) Controle-100,0+6,7, Li-55,8+5,4 (p<0,01), Li+Carba-75,8+9,6 (p<0,01), Carba- 99,7+4,7 (p<0,05). Não houve diferenças significantes no Na+, K+ e Osmolalidade plasmáticas. Em resumo, nossos dados revelaram que a Carba diminui o UV, aumenta a osmolalidade urinária e a expressão da AQP2 no DI induzido pelo lítio, e aumenta a permeabilidade à água, provavelmente agindo diretamente no receptor da vasopressina (V2). Estes resultados enfatizam que a hiponatremia encontrada nos pacientes que fazem uso da Carba pode ser explicada, pelo menos em parte, pelo aumento da permeabilidade osmótica no DCMI e que a poliúria do DI ocasionado pelo uso do lítio pode ser diminuída com a associação da Carba. / Carbamazepine (Carba) is an anticonvulsant and a psychotropic medication commonly used in the treatment of patients with intellectual disability (ID). This drug has been used to try to decrease the urinary volume in Diabetes Insipidus (DI) because Carba presents an antidiuretic effect, but the incidence of the hyponatremia in neurological patients is a common ocurrence. Lithium (Li) is one of the most important drugs used to treat bipolar mood disorders. However, Li has the undesirable capacity to induce DI complicating its usage in patients psychologically weakened. Nowadays, the association of these drugs is used in the treatment of patients with psychiatric and neurological problems. Our objective was to investigate the effect of Carba in the Inner Medullary Collecting Duct (IMCD) and elucidate its effect in the lithium-induced DI: 1) In vitro study: A) Microperfusion studies the water permeability (Pf, m/sec) was determined in normal rats IMCD isolated and perfused by the standard methods. Carba 10-5M was added to the bath fluid. B) Immunoblotting studies for AQP2 protein expression in IMCD tubule suspension from normal rats incubated with Carba 10-5M for 30 minutes. 2) In vivo study A) four groups of normal rats were done - a) Control (C, n=5); b) Li (40 mmol/kg/food/3 weeks n=4) c) Li+Carba (40 mmol Li/kg/food/3 weeks and 400 mg Carba/kg/bw/2 last weeks, n=5); and Carba (400 mg Carba/kg/bw/3weeks, n=5); - B) AQP2 expression in IMCD from the four groups, by Western Blot. Results: 1) In vitro study A) in microperfusion, Carba added to the bath in Vasopressin (Vp) absence (n=6) increased Pf Control-12.3+3.6, Carba-62.6+14.8 (p<0.01), Recuperation (Rec)-17.4+5.5 (p<0.01). In order to study the mechanism by which Carba activates the Vp cascade, the antagonist of the Vp receptor 2 (AV2; n=10) was used: Control-23.5+5.2, Carba-37.4±4.4 (p<0.01), Carba+AV2-19.6±5.0 (p<0.05), Rec-21.4+5.5; and Control-18.6+7.0, AV2- 27.3+7.2, AV2+Carba-25.3+5.7, Rec-32.6+6.4. The PKA inhibitor (H8; n=4) was also used: Control-15.0+9.0, Carba-106.1+12.3 (p<0,01), Carba+H8-60.3+16.4 (p<0.01), Rec-44.5+13.2. B) the densitometric analysis showed an increased of 38.8% in AQP2 expression (Control- 100.0+8.3 vs. Carba-138.8+12.12, p<0.05); B) In vivo study Urinary volume (UV, mL/24h) Control-10.7+3.0, Li-62.6+6.0 (p<0.001), Li+Carba-28.5+4.9 (p<0.001), Carba-23.3+3.0 (p<0.001). Urinary Osmolality (mOsm/Kg/H2O) Control-819.6+175.7, Li-149.4+18.0 (p<0.01), Li+Carba-251.5+39.7 (p<0.05), Carba-396.2+75.5 (p<0.01). FENa+ (%) - Control- 0.15+0.01, Li-0.10+0.03, Li+Carba-0.12+0.02, Carba-0.11+0.02. AQP2 expression (%) Control-100.0+6.7, Li-55.8+5,4 (p<0.01), Li+Carba-75.8+9.6 (p<0.01), Carba-99.7+4.7 (p<0.05). There were no significant differences in Na+, K+ and plasma osmolality. In summary, our data showed that Carba decreased the UV, increased the UOsm and the AQP2 expression in Li-induced DI, increased the water permeability, probably acting directly in the Vp V2 receptor-Protein G complex, since its action was blocked by the specific Vp V2 receptor antagonist. These results emphazise that the hyponatremia found in patients using Carba could be explained, at least in part, by increased osmotic permeability of IMCD. In addition, poliuria observed in lithium-induced DI can be decreased with Carba-treatment.

Submitted by Rodrigo Martins Cruz (rodrigo.cruz@ufvjm.edu.br) on 2015-02-19T13:03:28Z No. of bitstreams: 5 carlos.pdf: 2538374 bytes, checksum: bc72a52cc529db58b3cf890bd9a41042 (MD5) license_url: 52 bytes, checksum: 3d480ae6c91e310daba2020f8787d6f9 (MD5) license_text: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) license.txt: 2110 bytes, checksum: b4c884761e4c6c296ab2179d378436d4 (MD5) / Approved for entry into archive by Rodrigo Martins Cruz (rodrigo.cruz@ufvjm.edu.br) on 2015-02-20T09:21:34Z (GMT) No. of bitstreams: 5 license.txt: 2110 bytes, checksum: b4c884761e4c6c296ab2179d378436d4 (MD5) carlos.pdf: 2538374 bytes, checksum: bc72a52cc529db58b3cf890bd9a41042 (MD5) license_url: 52 bytes, checksum: 3d480ae6c91e310daba2020f8787d6f9 (MD5) license_text: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-02-20T09:21:34Z (GMT). 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Os pulsos de potencial de 1,6 V e 1,9 V s?o utilizados para detec??o eletroqu?mica do f?rmaco e um terceiro pulso de potencial (1,0 V) para promover a limpeza e reativa??o da superf?cie do eletrodo de DDB. Os limites de detec??o (LD) obtido nas condi??es estabelecidas est?o na ordem de 10 nmol L-1 para ambos os potenciais de detec??o. O desvio padr?o relativo das respostas de 10 inje??es consecutivas de CS na concentra??o de 4,5x10-5 mol L-1 foi de 0,1 e 0,2% para os pulsos de potencial de detec??o de 1,9 V e 1,6 V, respectivamente. Os estudos de adi??o e recupera??o de CS padr?o foram realizados em todas as amostras farmac?uticas apresentando recupera??o, em todos os casos, pr?ximo de 100%. Os resultados de doseamento dos medicamentos realizados a partir do m?todo proposto foram validados por metodologia cromatogr?fica. Para a CBZ foram propostas duas vertentes anal?ticas, uma voltada para determina??o do ativo em amostras farmac?uticas e outra para detec??o do f?rmaco em fluidos biol?gicos. Alguns par?metros foram semelhantes em ambos os procedimentos, s?o eles: eletr?lito suporte (?cido sulf?rico 0,2 mol L-1), vaz?o (3,0 mL min-1), volume de amostragem (150 ?L), potencial de limpeza (-1,4 V) e tempo de aplica??o deste potencial (600 ms). Al?m destes par?metros, para an?lise do f?rmaco em produto farmac?utico, foram utilizados para detec??o os pulsos de potenciais 1,6 e -1,2V, sendo aplicados por 150 e 30 ms, respectivamente. Nestas condi??es, foram obtidas as seguintes faixas lineares de trabalho: 0,6 a 40,0 ?mol L-1 para o pulso de potencial de 1,6 V e 0,4 a 20,0 ?mol L-1 para o pulso de potencial de -1,2 V. Para determina??o de CBZ em fluido biol?gico adotou-se como sistema de detec??o o pulso de potencial de 1,6 V aplicado por 800 ms (gerador) e o pulso de potencial de -1,2 V aplicado por 30 ms (detector). Para este pulso de potencial foi obtida faixa linear de trabalho de 0,02 a 1,0 ?mol L-1 e LD de 1,78 nmol L-1. Os estudos de adi??o e recupera??o de CBZ padr?o em amostras farmac?uticas e urina apresentaram resultados pr?ximos de 100%. Os resultados do ensaio de doseamento de medicamentos, realizados pelo m?todo proposto, foram validados por meio de metodologia oficial. Este trabalho apresenta, pela primeira vez, m?todos para determina??o de CS e CBZ em formula??es farmac?uticas atrav?s da detec??o MPA em sistema FIA. A associa??o desta t?cnica ao eletrodo de trabalho de DDB permitiu o desenvolvimento de m?todos de elevada sensibilidade, seletividade, rapidez e reprodutibilidade, demonstrando not?vel potencialidade para aplica??o no controle de qualidade de rotina de CS e CBZ em laborat?rios farmac?uticos e farm?cias de manipula??o. / Disserta??o (Mestrado) ? Programa de P?s-Gradua??o em Qu?mica, Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri, 2012. / ABSTRACT The present work presents simple, fast and low-cost methods for determination of sildenafil citrate (CS) and carbamazepine (CBZ) in pharmaceutical formulations using flow injection analysis (FIA) with multiple pulse amperometric (MPA) detection on the boron-doped diamond (DDB) working electrode. The method for the CS determination consists of the application of three sequential potential pulses as function of the time. SC is detected at 1.6 V and 1.9 V by two different irreversible oxidation processes. The third potential pulse (1.0 V) is applied for the regeneration (cleaning) of the electrode (boron-doped diamond) surface. The limit of detection (LD) in an order of 10 nmol L-1 was reached with a standard deviation of less than 0.2 % (n = 10) for 4.5 x 10-5 mol L-1 CS. The analytical frequency was calculated in 86 injections per hour. The addition-recovery studies in all the samples were around 100% and the results were validated by chromatographic methods. For the CBZ determination, two analytic conditions were proposed, one used for determination of a drug in pharmaceutical samples and other for detection the active ingredient in biological fluids. Some parameters were similar in both procedures, they are: supporting electrolyte (sulfuric acid 0.2 mol L-1), flow (3.0 ml min-1), sampling volume (150 ?L), regeneration potential pulse (-1.4 V) and time of application of this potential (600 ms). In addition to these parameters, for analysis of pharmaceutical drug, were used to detect it the potential pulses 1.6 V and -1.2 V, being applied for 150 and 30 ms, respectively. These conditions provided linear range of 0.6 to 40.0 ?mol L -1 for potential pulse 1.6 V and 0.4 to 20.0 ?mol L-1 for potential pulse -1.2 V. For the CBZ determination in biological fluid adopted as detection system the potential pulse of 1.6 V applied for 800 ms (generator) and potential pulse of -1.2 V applied for 30 ms (detector). For this potential pulse the linear range was of 0.02 to 1.0 ?mol L-1 and the LD was 1.78 nmol L-1. The addition-recovery studies in all the samples were around 100 % and the results were validated by official method. This work presents for the first time methods of SC and CBZ determination in pharmaceutical formulations utilizing MPA detection coupled to an FIA system. This technique, associated with a BDD working electrode, provided a sensitive, selective, fast and highly reproducible methods. Thus, the proposed methods may be an extremely attractive alternative for routine large and small-scale CS and CBZ analysis.

O fígado desempenha um papel central na disposição metabólica de vários agentes químicos endógenos e exógenos, incluindo quase todos os fármacos. Neste processo de biotransformação pode ocorrer a formação de metabólitos intermediários altamente reativos que se não forem convenientemente eliminados podem interagir com macromoléculas celulares lesando o órgão. A hepatotoxicidade idiossincrática associada ao uso de antiepilépticos aromáticos (AEA) é bem conhecida e tem sido atribuída ao acúmulo de intermediários tóxicos (areno-óxidos) formados durante a bioativação hepática. Embora a participação de processos imunológicos no mecanismo de ação tóxica dos AEA tenha sido demonstrada, existe a possibilidade de mecanismos adjuvantes envolvendo a toxicidade mitocondrial, evento ainda não explorado na literatura científica. Neste estudo avaliou-se, in vitro, o efeito dos AEA: carbamazepina, fenitoína e fenobarbital, bem como dos seus respectivos metabólitos na função mitocondrial e na indução do estresse oxidativo em mitocôndrias de fígado de rato, como possível mecanismo de ação hepatotóxica desses fármacos. Sistema microssomal hepático de rato foi utilizado para bioativação dos fármacos e produção dos respectivos metabólitos in vitro. Sem a bioativação, somente o fenobarbital (em concentrações elevadas) apresentou efeitos inibidores sobre o estado 3 da respiração, síntese de ATP e potencial de membrana, sem, contudo induzir o estresse oxidativo. Quando bioativados, todos os fármacos apresentaram efeitos sobre a função mitocondrial através de processo mediado por estresse oxidativo. Todos os fármacos bioativados afetaram a respiração mitocondrial, causando diminuição do consumo de oxigênio no estado 3, diminuição do RCR e aumento do consumo de oxigênio no estado 4. Foram também evidenciadas alterações na captação/liberação de cálcio, inibição da síntese de ATP, diminuição do potencial de membrana e inibição do intumescimento mitocondrial induzido pelo cálcio. A oxidação de proteínas e lipídeos mitocondriais foi demonstrada pela formação de proteínas carboniladas, diminuição de proteínas com grupamentos sulfidrila, aumento de malondialdeído (MDA) e pela oxidação da cardiolipina. O sistema de defesa antioxidante mitocondrial também foi afetado, como evidenciado pela diminuição da relação GSH/GSSG (glutationa reduzida/glutationa oxidada). Os resultados sugerem fortemente a participação do dano mitocondrial, mediado pelo estresse oxidativo causado pelos metabólitos dos AEA, no desenvolvimento da hepatotoxicidade idiossincrática induzida por esses fármacos. / The liver plays a central role in the metabolic disposition of various endogenous and exogenous chemicals, including almost all drugs. During the biotransformation process, highly reactive metabolites can be produced, and if they are not detoxified, they can interact with cellular macromolecules and cause organ injury. Idiosyncratic hepatotoxicity is a well-known complication associated with aromatic antiepileptic drugs (AAED), and it has been suggested to occur due to the accumulation of toxic arene oxide metabolites. Although the participation of an immune process in the toxic action mechanism of AAED has been demonstrated, adjuvant mechanisms involving mitochondrial toxicity is also possible and such event has not been studied yet. Therefore, we investigated, in vitro, the effects of carbamazepine (CB), phenytoin (PT), phenobarbital (PB) and their respective metabolites on the hepatic mitochondrial function as well as their ability to induce oxidative stress in rat liver mitochondria, as a possible hepatotoxic action mechanism. The murine hepatic microsomal system was used to bioactivate the drugs and to produce the anticonvulsant metabolites in vitro. As an unaltered drug, only phenobarbital (in high concentrations) presented inhibitory effects on state 3 respiration, ATP synthesis, and membrane potential; however, it did not induce oxidative stress. All the bioactivated drugs affected mitochondrial function through an oxidative stress-mediated process. All the bioactivated drugs affected mitochondrial function causing decrease in state 3 respiration, decrease in RCR and increase in state 4 respiration. They also caused impairment of Ca+2 uptake /release, decrease in ATP synthesis, decrease in membrane potential and inhibition of calcium-induced swelling. Oxidation of proteins and lipids was evidenced by carbonil proteins formation, decrease in thiol proteins, increase in malonaldehyde (MDA) and cardiolipin oxidation. The mitochondrial antioxidant defense system was also affected, as evidenced by the decreased GSH/GSSG ratio (reduced glutathione/oxidized glutathione). Results strongly suggest the involvement of mitochondrial damage, which is mediated by the oxidative stress caused by the AAED metabolites, in the development of AAED-induced idiosyncratic hepatotoxicity.

Carbamazepina (Carba) é um anticonvulsivante, uma droga psicotrópica muito utilizada no tratamento de pacientes com distúrbios intelectuais. Esta droga foi utilizada para diminuir o volume urinário no Diabetes Insípido (DI), pois possui um efeito antidiurético, mas a incidência de hiponatremia é uma ocorrência comum. O lítio é uma das drogas mais importantes para o tratamento do distúrbio bipolar. No entanto, ele tem uma grande capacidade de induzir DI dificultando o seu uso em pacientes debilitados psicologicamente. Atualmente, a associação destas drogas é frequentemente utilizada para o tratamento de pacientes com distúrbios psiquiátricos e neurológicos. O objetivo deste trabalho foi investigar o efeito da Carba no ducto coletor medular interno (DCMI) de ratos normais e elucidar a sua ação no DI induzido pelo lítio: 1) Estudos in vitro- A) Estudos com microperfusão de segmentos isolados do néfron onde a permeabilidade à água (Pf, m/sec) foi determinada em DCMI perfundidos de ratos normais (n=20) na presença de Carba à 10-5 M, e na ausência de HAD. B) estudos com a técnica de Imunoblotting para avaliar a expressão da proteína Aquaporina 2 (AQP2) em suspensão de túbulos de DCMI de ratos normais incubados com 10-5 M de Carba por 30 minutos. 2) Estudos in vivo A) quatro grupos foram formados: a) Controle (n=5); b) Li (40 mmol/Kg/dieta por 3 semanas; n=4); c) Li+Carba (40 mmol Li/Kg/dieta + 400 mg carba/Kg/dia por 3 semanas; n=5); d) Carba (400 mg /Kg/dia por 3 semanas; n=5); - B) estudo da expressão da AQP2 no DCMI destes quatro grupos pela técnica de Western Blot. Resultados: 1) Estudos in vitro A) nos estudos de microperfusão a carba adicionada ao banho aumentou a Pf dos DCMI, na ausência de HAD (n=6) Controle12,3+ 3,6, Carba-62,6+14,8 (p<0,01), Recuperação (Rec)-17,4+5,5 (p<0,01). Com o intuito de estudar o mecanismo pelo qual a Carba ativa a cascata do HAD, foi utilizado o inibidor do receptor V2 do HAD (AV2; n=10): Controle-23,5+5,2, Carba-37,4±4,4 (p<0,01), Carba+AV2-19,6±5,0 (p<0,05), Rec-21,4+5,5; e Controle-18,6+7,0, AV2-27,3+7,2, AV2+Carba-25,3+5,7, Rec-32,6+6,4. O inibidor da PKA (H8; n=4) também foi utilizado: Controle-15,0+9,0, Carba-106,1+12,3 (p<0,01), Carba+H8-60,3+16,4 (p<0,01), Rec- 44,5+13,2. B) a análise densitométrica mostrou um aumento de 38,8% na expressão da AQP2 (Controle-100,0+8,3 vs. Carba-138,8+12,12, p<0,05); 1) Estudos in vivo Volume urinário (UV, mL/24h) Controle-10,7+3,0, Li-62,6+6,0 (p<0,001), Li+Carba-28,5+4,9 (p<0,001), Carba-23,3+3,0 (<0,001). Osmolalidade urinária (mOsm/Kg/H2O) Controle-819,6+175,7, Li-149,4+18,0 (p<0,01), Li+Carba-251,5+39,7 (p<0,05), Carba-396,2+75,5 (p<0,01). FENa+ (%) - Controle-0,15+0,01, Li-0,10+0,02, Li+Carba-0,12+0,02, Carba-0,11+0,02. Expressão da AQP2 (%) Controle-100,0+6,7, Li-55,8+5,4 (p<0,01), Li+Carba-75,8+9,6 (p<0,01), Carba- 99,7+4,7 (p<0,05). Não houve diferenças significantes no Na+, K+ e Osmolalidade plasmáticas. Em resumo, nossos dados revelaram que a Carba diminui o UV, aumenta a osmolalidade urinária e a expressão da AQP2 no DI induzido pelo lítio, e aumenta a permeabilidade à água, provavelmente agindo diretamente no receptor da vasopressina (V2). Estes resultados enfatizam que a hiponatremia encontrada nos pacientes que fazem uso da Carba pode ser explicada, pelo menos em parte, pelo aumento da permeabilidade osmótica no DCMI e que a poliúria do DI ocasionado pelo uso do lítio pode ser diminuída com a associação da Carba. / Carbamazepine (Carba) is an anticonvulsant and a psychotropic medication commonly used in the treatment of patients with intellectual disability (ID). This drug has been used to try to decrease the urinary volume in Diabetes Insipidus (DI) because Carba presents an antidiuretic effect, but the incidence of the hyponatremia in neurological patients is a common ocurrence. Lithium (Li) is one of the most important drugs used to treat bipolar mood disorders. However, Li has the undesirable capacity to induce DI complicating its usage in patients psychologically weakened. Nowadays, the association of these drugs is used in the treatment of patients with psychiatric and neurological problems. Our objective was to investigate the effect of Carba in the Inner Medullary Collecting Duct (IMCD) and elucidate its effect in the lithium-induced DI: 1) In vitro study: A) Microperfusion studies the water permeability (Pf, m/sec) was determined in normal rats IMCD isolated and perfused by the standard methods. Carba 10-5M was added to the bath fluid. B) Immunoblotting studies for AQP2 protein expression in IMCD tubule suspension from normal rats incubated with Carba 10-5M for 30 minutes. 2) In vivo study A) four groups of normal rats were done - a) Control (C, n=5); b) Li (40 mmol/kg/food/3 weeks n=4) c) Li+Carba (40 mmol Li/kg/food/3 weeks and 400 mg Carba/kg/bw/2 last weeks, n=5); and Carba (400 mg Carba/kg/bw/3weeks, n=5); - B) AQP2 expression in IMCD from the four groups, by Western Blot. Results: 1) In vitro study A) in microperfusion, Carba added to the bath in Vasopressin (Vp) absence (n=6) increased Pf Control-12.3+3.6, Carba-62.6+14.8 (p<0.01), Recuperation (Rec)-17.4+5.5 (p<0.01). In order to study the mechanism by which Carba activates the Vp cascade, the antagonist of the Vp receptor 2 (AV2; n=10) was used: Control-23.5+5.2, Carba-37.4±4.4 (p<0.01), Carba+AV2-19.6±5.0 (p<0.05), Rec-21.4+5.5; and Control-18.6+7.0, AV2- 27.3+7.2, AV2+Carba-25.3+5.7, Rec-32.6+6.4. The PKA inhibitor (H8; n=4) was also used: Control-15.0+9.0, Carba-106.1+12.3 (p<0,01), Carba+H8-60.3+16.4 (p<0.01), Rec-44.5+13.2. B) the densitometric analysis showed an increased of 38.8% in AQP2 expression (Control- 100.0+8.3 vs. Carba-138.8+12.12, p<0.05); B) In vivo study Urinary volume (UV, mL/24h) Control-10.7+3.0, Li-62.6+6.0 (p<0.001), Li+Carba-28.5+4.9 (p<0.001), Carba-23.3+3.0 (p<0.001). Urinary Osmolality (mOsm/Kg/H2O) Control-819.6+175.7, Li-149.4+18.0 (p<0.01), Li+Carba-251.5+39.7 (p<0.05), Carba-396.2+75.5 (p<0.01). FENa+ (%) - Control- 0.15+0.01, Li-0.10+0.03, Li+Carba-0.12+0.02, Carba-0.11+0.02. AQP2 expression (%) Control-100.0+6.7, Li-55.8+5,4 (p<0.01), Li+Carba-75.8+9.6 (p<0.01), Carba-99.7+4.7 (p<0.05). There were no significant differences in Na+, K+ and plasma osmolality. In summary, our data showed that Carba decreased the UV, increased the UOsm and the AQP2 expression in Li-induced DI, increased the water permeability, probably acting directly in the Vp V2 receptor-Protein G complex, since its action was blocked by the specific Vp V2 receptor antagonist. These results emphazise that the hyponatremia found in patients using Carba could be explained, at least in part, by increased osmotic permeability of IMCD. In addition, poliuria observed in lithium-induced DI can be decreased with Carba-treatment.