INTRODUÇÃO: Apesar do amplo uso da medida da saturação central de oxigênio como meta terapêutica em pacientes de terapia intensiva, diferenças absolutas em relação à saturação venosa mista existem. As causas desses gradientes, bem como o comportamento das mesmas ao longo do tempo nas doenças graves não foram completamente esclarecidas. Considerando que a maioria das intervenções atualmente empregadas para reverter desequilíbrios de oxigenação tecidual presentes nos pacientes graves é direcionada, direta ou indiretamente, ao coração; a situação particular de elevada taxa de extração de oxigênio basal do miocárdio e a ausência de ferramentas de monitorização do impacto miocárdico dessas intervenções, o presente estudo, diante da possibilidade teórica da participação do efluente do seio coronário nessas diferenças centrais para pulmonares, não só para a saturação de oxigênio (SO2), analisou o comportamento da SO2, pressão parcial de dióxido de carbono (PCO2), lactato e glicose, em diferentes modelos de hipóxia e compartimentos vasculares, com ênfase na avaliação do metabolismo miocárdico e seu impacto nos gradientes centrais para pulmonares. MÉTODOS: 37 porcos, machos, com peso em torno de 35 Kg, sedados e ventilados mecanicamente, foram estudados após indução de quatro diferentes tipos de injúria hipóxica (hipóxia anêmica, estagnante, hipóxica e sepse), sendo 8 animais por grupo e mais 5 controles. Além de variáveis hemodinâmicas e de oxigenação, SO2, PCO2, lactato e glicose foram medidos, em diferentes momentos, em 9 compartimentos vasculares distintos, incluindo o seio coronário (artéria femoral, veia cava inferior e superior, átrio direito, ventrículo direito, artéria pulmonar, veia suprahepática direita e veia porta). PRINCIPAIS RESULTADOS: As concentrações de O2, lactato e glicose no efluente do seio coronário apresentaram padrões distintos entre os grupos: troca de substrato energético de lactato por glicose nos grupos hipóxia hipóxica e anêmica, aumento no consumo de ambos os substratos na sepse e ausência de tendência clara no grupo da hipóxia estagnante. Os gradientes de PCO2 entre seio coronário e artéria femoral mantiveram-se estáveis com tendência de alargamento tardio em todos os modelos. Na análise dos demais gradientes regionais, o seio coronário apresentou a menor SO2 do organismo, as menores concentrações de lactato, os maiores níveis de PCO2, e esses padrões variaram ao longo do tempo. Mesma tendência evolutiva foi percebida entre os gradientes centrais para pulmonares de O2, lactato, CO2 e glicose e a medida desses mesmos parâmetros no seio coronário. CONCLUSÕES: As concentrações de O2, lactato e glicose no efluente do seio coronário estão relacionadas ao tipo de injúria e não apenas à disponibilidade de substrato energético. Padrões de gravidade, comuns às fases tardias de todos os grupos, puderam ser identificados: qualquer redução da SO2 coronariana; incremento do metabolismo de glicose; produção de lactato pelo miocárdio e surgimento de igualdade ou inferioridade dos níveis da PCO2 coronariana em relação aos valores dos demais compartimentos vasculares do organismo (independentemente da trajetória). A tendência dos gradientes de PCO2 transmiocárdicos seguiu a do débito cardíaco e, certamente, deve refletir fluxo coronariano. A análise dos gradientes regionais se mostrou capaz de permitir a avaliação de contextos orgânicos regionais específicos, como na avaliação do metabolismo hepático, na qual foi possível demonstrar que na hipóxia, a produção de glicose hepática é mantida até o óbito, diferentemente do padrão descrito para a sepse. Por fim, com a análise dos dados do grupo sepse, foi possível demonstrar que: a) assim como os gradientes centrais para pulmonares de SO2 e lactato já foram descritos, gradientes de glicose e PCO2 também existem; b) o seio coronário participa, significativamente, na formação desses gradientes de lactato, CO2 e glicose / INTRODUCTION: Despite of the widespread use of the central venous oxygen saturation measurement as a therapeutic goal in critically ill patients, absolute differences between this measurement and the mixed venous oxygen exist. Causes of these differences, as well the behavior of these gradients in critical illness, are not completely understood. Considering current therapeutic interventions aimed to reverse tissue oxygenation impairment are mediated by increases in cardiac output; the particular scenario in which the heart is not physiologically able to further increase oxygen extraction and the absence of tools to monitoring the myocardium impact of those interventions, the present study, facing the theoretical possibility of the coronary sinus effluent participation in those central to mixed venous differences, has analyzed the oxygen saturation (SO2), carbon dioxide partial pressure (PCO2), lactate and glucose concentrations behaviors over time, in different models of tissue hypoxia and in different vascular sites. Emphasis on the myocardial energetic metabolism and its impact over central to mixed venous gradients was placed. METHODS: 37 pigs, males, weighting about 35 Kg, sedated and mechanically ventilated, were studied after induction of four different hypoxic injury models (sepsis, and anemic, stagnant, hypoxic hypoxia), eight for group and five controls. In addition to hemodynamic and oxygen variables, SO2, PCO2, lactate and glucose were measured in different phases, in 9 distinct vascular sites, including coronary sinus (femoral artery, inferior and superior vena cava, right atria, right ventricle, pulmonary artery, right suprahepatic vein and portal vein). MAIN RESULTS: Concentrations of O2, lactate and glucose in the coronary sinus effluent presented distinctive patterns among groups: shift from lactate to glucose consumption in hypoxic hypoxia and anemic hypoxia groups, increase in both glucose and lactate consumption in sepsis and absence of clear trend in stagnant hypoxia group. PCO2 gradients from systemic artery to coronary sinus presented late enlargement trend in all groups. In the regional gradients analysis comparisons, coronary sinus presented the lowest SO2, the lowest lactate concentrations, the highest PCO2 levels, and these patterns changed over time. Similar evolution trends were observed between central to mixed venous O2, PCO2, lactate and glucose gradients and the same parameters measured in coronary sinus. CONCLUSIONS: Different concentrations of O2, PCO2, lactate and glucose in coronary sinus are related to the type of hypoxic injury and not only to energetic substrate availability. Severity-related patterns, common to all groups in late phases, were identified: any reduction of coronary SO2, shift to glucose consumption, net lactate myocardial production and equality or inferiority of PCO2 levels related to other vascular compartments (independently of trend). Trends in transmyocardial PCO2 gradients followed cardiac output ones and, certainly, should mirror coronary blood flow. Regional gradients analysis showed suitable to explore specific regional metabolic settings, as in the described example of liver metabolism, in which production of glucose were maintained in all phases by this organ in hypoxic hypoxia groups, differently from the impaired production described in literature for sepsis. At last, data from sepsis group have showed: a) as to the previously known central to mixed venous SO2 and lactate gradients, PCO2 and glucose gradients also exist; b) coronary sinus has participated significantly in formation of central to mixed venous lactate, PCO2 and glucose gradients

INTRODUÇÃO: Pré-condicionamento isquêmico remoto (PCIR) é o fenômeno pelo qual curtos períodos de isquemia sub-letal sobre um órgão ou tecido, intercalados com reperfusão do mesmo, conferem a outros órgãos ou tecidos distantes deste, um aumento na capacidade da resistir a episódios subsequentes de isquemia, a qual os mesmos possam ser expostos. Com base nesse fato, testamos a hipótese de que o pré-condicionamento isquêmico remoto em pacientes portadores de claudicação intermitente de membros inferiores poderia aumentar a capacidade de deambulação desses pacientes, extrapolando o conceito do PCIR de aumento da capacidade de preservação da integridade celular frente à isquemia, para a manutenção da função celular, tornando a célula mais apta ao trabalho em situações de privação de oxigênio, geradas pela restrição do fluxo sanguíneo, como ocorre nos pacientes com claudicação intermitente de membros inferiores, durante o exercício. OBJETIVOS: Avaliar se o PCIR aumenta a distância de início de claudicação e/ou a distância total de claudicação em pacientes com doença arterial obstrutiva periférica. MÉTODOS: Foram estudados 52 pacientes ambulatoriais que apresentavam queixa de claudicação intermitente dos membros inferiores, associada a um pulso arterial ausente ou reduzido no membro sintomático e/ou um índice tornozelo-braço <0,90. Estes pacientes foram randomizados em três grupos (A, B e C). Todos os pacientes foram submetidos a dois testes de caminhada em esteira de acordo com o protocolo de Gardner. O grupo A fez o primeiro teste de esteira sem o pré-condicionamento isquêmico remoto e, após 7 dias, foi submetido a um novo teste de esteira, agora precedido pelo pré-condicionamento isquêmico remoto. O grupo B foi submetido ao pré-condicionamento isquêmico remoto antes do primeiro teste de esteira e, após 7 dias, realizou novo teste de esteira, agora sem o pré-condicionamento isquêmico remoto. Já no Grupo C (grupo controle), ambos os testes de esteira foram realizados sem pré-condicionamento isquêmico remoto, também com 7 dias de intervalo. RESULTADOS: Os grupos A e C mostraram um aumento na distância de início de claudicação, no segundo teste, em comparação com o primeiro teste. O grupo A teve um aumento estatisticamente significativo, em relação ao grupo C (grupo controle). Com relação à distância total de claudicação, todos os grupos (A, B e C), mostraram um aumento estatisticamente significativo a favor do segundo teste, porém não foi observada diferença entre os grupos (A, B e C). CONCLUSÕES: O pré-condicionamento isquêmico remoto aumentou a distância inicial de claudicação em pacientes com claudicação intermitente, no entanto, ele não afetou a distância total de claudicação dos pacientes portadores de claudicação intermitente de membros inferiores / INTRODUCTION: Remote ischemic preconditioning (RIPC) is a phenomenon in which a short period of sub-lethal ischemia in one organ protects against subsequent bouts of ischemia in another organ. Extrapolating the RIPC concept of increasing the preservation of cell integrity capability against ischemia, for the maintenance of cellular function, making the cell more able to work in oxygen deprivation generated by the restriction of blood flow, as occurs in patients with intermittent claudication of the lower limbs during exercise, we hypothesized that RIPC in patients with intermittent claudication would increase muscle tissue resistance to ischemia, thereby resulting in an increased ability to walk. OBJECTIVES: To test this hypothesis, we performed gait tests in patients with claudication with and without prior RIPC and then compared the initial claudication distance (ICD) and the total walking distance (TWD). METHODS: In a claudication clinic, 52 ambulatory patients who presented with complaints of intermittent claudication in the lower limbs associated with an absent or reduced arterial pulse in the symptomatic limb and/or an ankle-brachial index < 0.90 were recruited for this study. The patients were randomly divided into three groups (A, B and C). All of the patients underwent two tests on a treadmill according to the Gardener protocol. Group A was tested first without RIPC. Group A was subjected to RIPC prior to the second treadmill test. Group B was subjected to RIPC prior to the first treadmill test and then was subjected to a treadmill test without RIPC. In Group C (control group), both treadmill tests were performed without RIPC. The first and second tests were conducted seven days apart. Brazilian Clinical Trials: RBR-7TF6TM. RESULTS: Group A and C showed an increase in the initial claudication distance in the second test compared to the first test. Group A had a statistically significant increase, compared with C group (control group). With respect to total claudication distance, all the groups (A, B and C) showed a statistically significant increase in favor of the second test, but there was no difference between groups (A, B and C). CONCLUSIONS: RIPC increased the initial claudication distance in patients with intermittent claudication; however, RIPC did not affect the total walking distance of the patients

Breast cancer is the most common malignancy among women in the U.S. While many successful treatments exist for primary breast cancer, very few are available for patients with metastatic disease. The purpose of this study was to understand the role of Insulin Receptor Subtrate-2 (IRS-2) in breast cancer metastasis. IRS-2 belongs to the IRS family of cytoplasmic adaptor proteins that mediate signaling from cell surface receptors, many of which have been implicated in cancer. Although the IRS proteins are highly homologous in structure and have some complementary functions, growing evidence supports that the IRS proteins have unique roles in cancer. IRS-1 has been shown to promote tumor cell proliferation, while IRS-2 has been positively associated with cancer cell invasion, glycolysis and tumor metastasis. In the current work, we identified IRS-2 as a novel hypoxia-responsive gene in breast carcinoma cells. In contrast, IRS-1 expression does not increase in response to hypoxia, supporting the notion of their non-overlapping functions. Hypoxia promotes the adaptation and resistance of cancer cells to chemo- and radiation therapy, and also promotes tumor cell survival, invasion and metastasis by selecting for aggressive tumor cells that can survive under stressful low oxygen conditions. We have shown that IRS-2 upregulation in response to hypoxia promotes Akt signaling and tumor cell viability and invasion. We identified a cell context-dependent role for Hypoxia Inducible Factor (HIF) in the regulation of IRS-2 expression in hypoxia, with HIF-2 playing a more dominant role than HIF-1. We also demonstrate that binding of Snail, a regulator of the EMT, to the IRS-2 promoter keeps the chromatin in an open conformation that is permissive for HIF-dependent transcription of IRS-2 in hypoxia. IRS-2 is not upregulated by hypoxia in well-differentiated epithelial-like carcinoma cells that do not express Snail, implicating IRS-2 gene expression as part of the EMT programming. In summary, we have identified an endogenous mechanism by which cancer cells can shift the balance of IRS-1 and IRS-2 to favor IRS-2 expression and function, which promotes survival, invasion, and ultimately metastasis. Understanding the mechanism of IRS-2 regulation by hypoxia may reveal new therapeutic targets for metastatic breast cancer.

A baixa oxigenação (hipóxia) altera drasticamente o metabolismo celular e a forma de produção de ATP, que em tumores pode estimular e permitir que as células desenvolvam mecanismos de escape, adaptação e resistência, contribuindo não só para um comportamento maligno e agressivo, mas também lhes conferindo resistência a tratamentos quimioterapêuticos e radioterapêuticos. A detecção de regiões de hipóxia em tumores pode ser realizada com diferentes radiofármacos. Neste trabalho preparamos e avaliamos o comportamento dos radiofármacos (18F)FAZA e [[99mTc]glucarato]- em células de melanoma murino B16F10, correlacionando dados bioquímicos e histopatológicos com a captação celular dos radiofármacos in vitro e com imagens em equipamento PET/SPECT/CT obtidas de camundongos C57Bl6 implantados com tumores. O (18F)FAZA foi obtido em rendimento de 17,9 % e pureza radioquímica de 86,72 %, enquanto que o rendimento e pureza radioquímica do [[99mTc]glucarato]- foi superior a 95 %, sendo que este complexo se liga à proteínas plasmáticas com taxa de aproximadamente 40 % e o complexo é desestabilizados pela mesmas, após 4 horas de incubação a 37 oC. O complexo também não é estável na presença de cisteína e histidina. A captação in vitro do [[99mTc]glucarato]- nas células foi da ordem de 0,1 % independente da condição e do tempo, enquanto que a captação de (18F)FAZA atingiu 0,9 % sob hipóxia e 0,2 % sob normóxia, nos primeiros 15 minutos de estudo. A biodistribuição ex vivo em camundongos apresentou taxa de captação por grama de tumor e razão tumor/sangue da ordem de 0,04 % e 1,49 para o [[99mTc]glucarato]- e de 0,34 % e 1,39 para o (18F)FAZA, em tempo de 1 hora. Imagem obtidas de camundongos, mostraram intensa captação da (18F)FDG no tumor, e tanto (18F)FAZA quanto [[99mTc]glucarato]- foram capazes de evidenciar regiões de hipóxia ou necrose, respectivamente, nos tumores, ainda que com baixa taxa de captação. Imagens autorradiográficas do [[99mTc]glucarato]- nos tumores excisados dos animais apresentaram distribuição homogênea no tumor, com algumas áreas de captação sugeridas como necróticas; tomando a autorradiografia como referência, o [[99mTc]glucarato]- não se concentrou na córtex renal, região reconhecidamente hipóxica. Assim, (18F)FAZA e [[99mTc]glucarato]- puderam ser preparados em nosso laboratório com qualidade suficiente para uso em pesquisa e demonstram potencial para utilização em novos estudos visando a detecção de regiões de hipóxia ou necrose, respectivamente / The low oxygen concentration, also named hypoxia, drastically alters cellular metabolism and the production form of ATP which, in tumors, can stimulate and allow cells to develop mechanisms for escape, adaptation and resistance, contributing not only to malignant and aggressive behavior, but also their conferring resistance to chemotherapeutic and radiotherapeutic treatments. The detection of regions of hypoxia in tumors can be performed using different radiopharmaceuticals. In this work we prepared and evaluated the behavior of radiopharmaceuticals (18F)FAZA and [[99mTc]glucarate]- in B16F10 murine melanoma cells, biochemical and histopathological data correlating it with the radiopharmaceutical cellular uptake, both in vitro or by PET/SPECT/CT imaging obtained from C57Bl6 mice implanted with tumors. The (18F)FAZA was obtained in radiochemical yield of 17.8 % and radiochemical purity of 86.72 %, while the radiochemical yield and purity for [[99mTc]glucarate] - was higher to 95 %, and this complex binds to the plasma proteins at concentration of 40 %, however a the complex is unstable in presence of albumine after 4 hours, at 37 oC. The complex is unstable in the presence of cysteine and histidine, at 37 oC. The in vitro uptake of [[99mTc]glucarate]- in B16F10 cells was approximately 0.1% independently of experimental conditions, while (18F)FAZA reached 0.9%, under hypoxia, and 0.2%, under normoxia, the first 15 minutes of the study. The ex vivo biodistribution in mice showed uptake in tumor and tumor/blood ratio of the 0.04 % and 1.49 for [[99mTc]glucarate]- and 0.34 % and 1.39 for (18F)FAZA. Imaging obtained from mice showed intense uptake of (18F)FDG in the tumor, and both (18F)FAZA and [[99mTc]glucarate]- were able to show hypoxia or necrotic regions in the tumor. Autoradiographic imaging showed homogeneous distribution of [[99mTc]glucarate]- in the slices of tumor excised from animals; taking kidney autoradiography as a reference, the [[99mTc]glucarate]- was not concentrated in renal cortex, a region admittedly hypoxic. In conclusion (18F)FAZA and [[99mTc]glucarate]- could be prepared in our laboratory with sufficient quality for use in research and demonstrate potential for use in future studies aiming to detect regions of hypoxia and necrosis, respectively

Thesis (Ph. D.)--Uniformed Services University of the Health Sciences, 2005. / Typescript (photocopy).

A baixa oxigenação (hipóxia) altera drasticamente o metabolismo celular e a forma de produção de ATP, que em tumores pode estimular e permitir que as células desenvolvam mecanismos de escape, adaptação e resistência, contribuindo não só para um comportamento maligno e agressivo, mas também lhes conferindo resistência a tratamentos quimioterapêuticos e radioterapêuticos. A detecção de regiões de hipóxia em tumores pode ser realizada com diferentes radiofármacos. Neste trabalho preparamos e avaliamos o comportamento dos radiofármacos (18F)FAZA e [[99mTc]glucarato]- em células de melanoma murino B16F10, correlacionando dados bioquímicos e histopatológicos com a captação celular dos radiofármacos in vitro e com imagens em equipamento PET/SPECT/CT obtidas de camundongos C57Bl6 implantados com tumores. O (18F)FAZA foi obtido em rendimento de 17,9 % e pureza radioquímica de 86,72 %, enquanto que o rendimento e pureza radioquímica do [[99mTc]glucarato]- foi superior a 95 %, sendo que este complexo se liga à proteínas plasmáticas com taxa de aproximadamente 40 % e o complexo é desestabilizados pela mesmas, após 4 horas de incubação a 37 oC. O complexo também não é estável na presença de cisteína e histidina. A captação in vitro do [[99mTc]glucarato]- nas células foi da ordem de 0,1 % independente da condição e do tempo, enquanto que a captação de (18F)FAZA atingiu 0,9 % sob hipóxia e 0,2 % sob normóxia, nos primeiros 15 minutos de estudo. A biodistribuição ex vivo em camundongos apresentou taxa de captação por grama de tumor e razão tumor/sangue da ordem de 0,04 % e 1,49 para o [[99mTc]glucarato]- e de 0,34 % e 1,39 para o (18F)FAZA, em tempo de 1 hora. Imagem obtidas de camundongos, mostraram intensa captação da (18F)FDG no tumor, e tanto (18F)FAZA quanto [[99mTc]glucarato]- foram capazes de evidenciar regiões de hipóxia ou necrose, respectivamente, nos tumores, ainda que com baixa taxa de captação. Imagens autorradiográficas do [[99mTc]glucarato]- nos tumores excisados dos animais apresentaram distribuição homogênea no tumor, com algumas áreas de captação sugeridas como necróticas; tomando a autorradiografia como referência, o [[99mTc]glucarato]- não se concentrou na córtex renal, região reconhecidamente hipóxica. Assim, (18F)FAZA e [[99mTc]glucarato]- puderam ser preparados em nosso laboratório com qualidade suficiente para uso em pesquisa e demonstram potencial para utilização em novos estudos visando a detecção de regiões de hipóxia ou necrose, respectivamente / The low oxygen concentration, also named hypoxia, drastically alters cellular metabolism and the production form of ATP which, in tumors, can stimulate and allow cells to develop mechanisms for escape, adaptation and resistance, contributing not only to malignant and aggressive behavior, but also their conferring resistance to chemotherapeutic and radiotherapeutic treatments. The detection of regions of hypoxia in tumors can be performed using different radiopharmaceuticals. In this work we prepared and evaluated the behavior of radiopharmaceuticals (18F)FAZA and [[99mTc]glucarate]- in B16F10 murine melanoma cells, biochemical and histopathological data correlating it with the radiopharmaceutical cellular uptake, both in vitro or by PET/SPECT/CT imaging obtained from C57Bl6 mice implanted with tumors. The (18F)FAZA was obtained in radiochemical yield of 17.8 % and radiochemical purity of 86.72 %, while the radiochemical yield and purity for [[99mTc]glucarate] - was higher to 95 %, and this complex binds to the plasma proteins at concentration of 40 %, however a the complex is unstable in presence of albumine after 4 hours, at 37 oC. The complex is unstable in the presence of cysteine and histidine, at 37 oC. The in vitro uptake of [[99mTc]glucarate]- in B16F10 cells was approximately 0.1% independently of experimental conditions, while (18F)FAZA reached 0.9%, under hypoxia, and 0.2%, under normoxia, the first 15 minutes of the study. The ex vivo biodistribution in mice showed uptake in tumor and tumor/blood ratio of the 0.04 % and 1.49 for [[99mTc]glucarate]- and 0.34 % and 1.39 for (18F)FAZA. Imaging obtained from mice showed intense uptake of (18F)FDG in the tumor, and both (18F)FAZA and [[99mTc]glucarate]- were able to show hypoxia or necrotic regions in the tumor. Autoradiographic imaging showed homogeneous distribution of [[99mTc]glucarate]- in the slices of tumor excised from animals; taking kidney autoradiography as a reference, the [[99mTc]glucarate]- was not concentrated in renal cortex, a region admittedly hypoxic. In conclusion (18F)FAZA and [[99mTc]glucarate]- could be prepared in our laboratory with sufficient quality for use in research and demonstrate potential for use in future studies aiming to detect regions of hypoxia and necrosis, respectively