Micronutrientes, vitaminas e minerais, são indispensáveis para as vias de metabolismo do DNA e, além disso, são tão importantes para a manutenção da vida quanto os macronutrientes. Na ausência dos nutrientes adequados, a instabilidade genômica compromete a homeostase, ocasionando doenças crônicas e certos tipos de câncer. Meios de cultura celular tem por finalidade mimetizar o ambiente in vivo, proporcionando aos modelos in vitro condições adequadas para que se avalie a resposta celular aos diferentes estímulos. O artigo de revisão sumariza e discute os micronutrientes usados na suplementação das culturas celulares e sua influência na a viabilidade celular e a estabilidade genômica, focando nos estudos in vitro previamente realizados. Nestes estudos, os meios de cultura celular incluem certas vitaminas e minerais em concentrações distintas das fisiológicas in vivo. Em muitos meios de cultura comumente usados, a única fonte de micronutrientes é o Soro Fetal Bovino (SFB), o qual contribui com 5-10% da composição final do meio. Atenção insuficiente tem sido direcionada à composição de SFB, micronutrientes e culturas celulares como um todo, ou à influência de micronutrientes na viabilidade e genética de culturas celulares. Estudos adicionais avaliando melhor o papel de micronutrientes no nível molecular e a sua influência na estabilidade genômica de células ainda se fazem necessários. O micronutriente foco dessa tese é o Ferro (Fe), que por sua vez é um micronutriente essencial, sendo requerido para o crescimento, desenvolvimento e condições normais de funcionamento das células. Tanto seu excesso quanto a sua deficiência podem causar estresse oxidativo e dano ao DNA. Uma vez que os meios de cultura usualmente utilizados para culturas celulares têm níveis de Fe abaixo das concentrações encontradas no soro fisiológico humano, os objetivos deste estudo foram a avaliação do papel da suplementação com Fe na viabilidade celular, na produção de espécies reativas de oxigênio (ERO), na atividade da catalase, na integridade genômica, na expressão de proteínas de reparo de DNA que contém clusters Fe/S em sua estrutura (TFIIH e MutyH) e na expressão de receptores de absorção de Fe (CD71 e Nramp2). Duas linhagens celulares – MRC5 (fibroblasto pulmanar humano) e HepG2 (hepatocarcinoma) - e dois tipos de suplementação com Fe foram utilizados, holo-Transferrina (h-Tf) e FeSO4. Ambas suplementações foram capazes de aumentar os níveis intracelulares de Fe e a viabilidade genômica. A suplementação com Fe também aumentou a formação de ERO, sem alterar a atividade da catalase. No entanto, este aumento de ERO não foi acompanhado por genotoxicidade. No que se refere à expressão de proteínas de reparo ao DNA, os resultados sugerem que o pré-tratamento com h-Tf ou FeSO4 não exercem influência direta na expressão de TFIIH ou MutyH. Entretanto, na expressão de receptores de Fe, os resultados preliminares indicam que CD71 é uma via prioritária de absorção de Fe, estando relacionada com a homeostase de Fe, enquanto Nramp2 parece ter um papel secundário. Devido à importância fisiológica da h-Tf na homeostase do Fe e o acúmulo de ERO menos pronunciado, sugere-se que h-Tf seja uma melhor forma para a suplementação de Fe nas culturas in vitro. Estudos adicionais se fazem necessários para a melhor elucidação do papel do Fe na viabilidade celular e estabilidade genômica. / Micronutrients, including minerals and vitamins, are indispensable to DNA metabolic pathways and thus are as important for life as macronutrients. Without the proper nutrients, genomic instability compromises homeostasis, leading to chronic diseases and certain types of cancer. Cell-culture media try to mimic the in vivo environment, providing in vitro models used to infer cells’ responses to different stimuli. The review summarizes and discusses studies of cellculture supplementation with micronutrients that can increase cell viability and genomic stability, with a particular focus on previous in vitro experiments. In these studies, the cell-culture media include certain vitamins and minerals at concentrations not equal to the physiological levels. In many common culture media, the sole source of micronutrients is fetal bovine serum (FBS), which contributes to only 5-10% of the media composition. Minimal attention has been dedicated to FBS composition, micronutrients in cell cultures as a whole, or the influence of micronutrients on the viability and genetics of culture cells. Further studies better evaluating micronutrients’ roles at a molecular level and its influence on the genomic stability of cells is still required. The micronutrient focus on this thesis is Iron (Fe), which is an essential micronutrient and is required for growth, development, and normal cellular functioning. Either excess or deficiency of iron can cause oxidative stress and DNA damage Since the cell media commonly used for cell culture has a lower iron concentration than the human serum, this study aimed to evaluate the role of iron supplementation on viability, reactive oxygen species (ROS) production, catalase activity, genome integrity and the expression of iron-bearing DNA repair proteins (TFIIH and MutyH) and proteins associated with iron absorption (CD71 and Nramp2). Two human cell lines – MRC5 (normal lung fibroblast) and HepG2 (hepatocellular carcinoma) and 2 sources of iron - holo-Transferrin (h-Tf) or FeSO4 were used. Both iron supplements were able to increase intracellular iron levels and cell viability. Iron supplementation increased the formation of ROS, but did not alter catalase activity. However, this increase was not accompanied by genotoxicity. Regarding the DNA repair protein expressions, the results suggest that 24h pre-treatment with h-Tf or FeSO4 has no role in the TFIIH or MutyH expressions. Although, in iron receptor proteins expression, the preliminary data could indicate that CD71 is priority related with Fe homeostasis while Nramp2 seems to have a secondary role. Due to h-Tf physiological role in the iron homeostasis and the less pronounced ROS accumulation, h-Tf could be a better iron supplier in vitro. Additional studies are still required to better elucidate the role of Fe in cell viability and genomic stability.

Made available in DSpace on 2016-08-29T15:34:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_4971_Dissertação_Nahun Thiagor.pdf: 1844062 bytes, checksum: 8e3e54f1750887fb5387ffffb0103629 (MD5) Previous issue date: 2011-08-16 / No presente estudo é estabelecida uma correlação entre alguns tensoativos, um derivado de ciclodextrina, oligossacarídeo cíclicos originado da ação da ciclodextrina glicosiltransferase, a β-ciclodextrina metilada e as linhagens de câncer de ovário A 2780 e OVCAR 3, tentando abrir a possibilidade de utilização da ciclodextrina associada a medicamentos quimioterápicos padronizados à terapia contra o câncer de ovário, que é apontado como uma das principais causas de óbito entre as malignidades ginecológicas. O câncer de ovário apresenta alta taxa de mortalida, além de possuir vários subtipos histo-clínicos, a cada ano aumenta cada vez mais o número de pacientes diagnosticadas, assim, é indispensável à continuidade das pesquisas científicas relacionadas a este tipo de câncer, visto que os conhecimentos até então elaborados são de extrema significância, porém insuficientes para que seja estabelecida uma cura. Através da viabilidade celular pelo método do MTT, onde se utiliza o sal de tetrazol para expressar de forma quantitativa a proliferação e sobrevivência das células e o método de BRADFORD, para normalização de dados, tenta-se estabelecer a influência de alguns tensoativos e do derivado de ciclodextrina sobre e entre as linhagens de câncer de ovário. A metil-β-ciclodextrina e os tensoativos SDS, TX100 E TW20 induziram uma redução da atividade mitocondrial dose-dependente em cultura de células de câncer de ovário da linhagem A 2780 e OVCAR 3. O derivado de ciclodextrina demonstrou indução gradativa da redução da atividade mitocondrial para duas das oito concentrações testadas (0,2% e 0,4%) com viabilidade celular próxima a 60% na linhagem A 2780. Na linhagem OVCAR 3 a metil-β-ciclodextrina apresenta potencial citotóxico capaz de inviabilizar 25% do crescimento celular em concentrações superiores a 0,003125%, a viabilidade celular perante as mesmas condições de tratamento é menor nesta linhagem quando comparada a linhagem A 2780. Devido às propriedades da ciclodextrinas os resultados das análises comparativas de viabilidade celular, nas linhagens de câncer de ovário, estes resultados apontam para possibilidades maiores em futuros estudos, podendo a pesquisa aqui apresentada ser tomada como referência. / This study sets up a correlation between some surfactants, a derivate of cyclodextrin, cyclic oligosaccharide originated from the action of the glycosyltransferase cyclodextrin, a methyllated β-cyclodextrin and the lines of ovarian cancer A 2780 and OVCAR 3, trying to offering the possibility of using cyclodextrin associated with standard chemotherapy drugs in therapy against ovarian cancer, which is pointed as one of the main causes of death among gynecological ills. Ovarian cancer is connected with high mortality rate and has several histo-clinical subtypes, raising the number of patient diagnosed each year, therefore there are the needy of continuing the scientific research which this kind of cancer is related, once the knowledge developed so far are extremely significant, yet it still is insufficient to generate a cure. Through the cellular viability by MTT method, which uses salt of tetrazol to express quantitatively the proliferation and survival of cells, and Bradford method for standardization data, it attempts to establish the influence of surfactants and some of the derivate of cyclodextrin on and between the lines of ovarian cancer. The methyl-β-cyclodextrin and the surfactant SDS, TX100 and TW20 induced a reduction in dose-dependent mitochondrial activity in cell cultures of ovarian cancer line A 2780 and OVCAR 3. The cyclodextrin derivate has demonstrated induction of gradual reduction of the mitochondrial activity of two from eight concentrations tested (0,2% and 0,4%) with cell viability of approximately 60% in strain A 2780. In the line OVCAR 3 the methyl-β-cyclodextrin shows potential cytotoxic able to tamper 25% of cell growth in conditions of treatment is reduced in this strain when compared with strain A 2780. Due to the properties of cyclodextrins, results of comparative analyzes of cell viability, in the strains of ovarian cancer, indicates to greater possibilities in future studies, enabling the research presented here as a reference.

Submitted by gracianygarciamestra@gmail.com (gracianygarciamestra@gmail.com) on 2016-04-04T18:37:44Z No. of bitstreams: 1 Graciany_Garcia.pdf: 921895 bytes, checksum: bd45dc3e7ee4305b8a89c5ad98fe0101 (MD5) / Approved for entry into archive by Juliano Benedito Ferreira (julianoferreira@reitoria.unesp.br) on 2016-04-06T16:46:17Z (GMT) No. of bitstreams: 1 garcia_g_me_jabo.pdf: 921895 bytes, checksum: bd45dc3e7ee4305b8a89c5ad98fe0101 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-06T16:46:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 garcia_g_me_jabo.pdf: 921895 bytes, checksum: bd45dc3e7ee4305b8a89c5ad98fe0101 (MD5) Previous issue date: 2016-03-07 / Cachaça is the second most widely consumed alcoholic beverage in Brazil, obtained by distillation of sugarcane wine, having its quality affected by the raw material, fermentation conditions and productive process. With the growing demand of the consumer market for quality cachaça, the search for the improvement in relation to the progress of the technical-scientific knowledge has been intensified. The physical chemical treatment of the juice is a technology that qualifies the beverage. This study aimed is to evaluate the performance of two types of yeast (selected CA-11 and the pressed) and the influence of the physical-chemical treatment of sugarcane juice on the secondary compounds and the interference of the same in the quality of the beverage. The experiment was carried out in 2014/2015, using a variety of SP83-2847 cane grown in Pitangueiras-SP region. The trial design was done in blocks with 9 repetitions, 3 cycles with 3 repetitions, where the primary treatment was the clarified juice and not clarified and secondary the two types of yeast. It has assessed the viability of the cells and shoots and the index of budding along the fermentation. In the wine was determined the total acidity, pH, ARRT, alcoholic content, glycerol, efficiency fermentative and mineral composition. In distillates was analyzed total aldehydes, volatile acidity, total esters, methanol, acrolein, ethyl carbamate, furfuraldehyde and hydroxymethylfurfural, higher alcohols, alcohol sec. butyl and n-butanol, all determined by GC and HPLC. The use of CA-11 yeast combined with the juice treatment process, has indicated highest cell viability index and lower alcohol concentrations and congeners coefficient higher in relation to others. All results were lower than the limits allowed by Brazilian law. The results obtained suggest that the use of selected strains with the prior treatment of the juice enables better performance of the fermenting yeasts, resulting in distillate with appropriate physico-chemical standards and with quality. / A cachaça é a segunda bebida alcoólica mais consumida no Brasil, obtida pela destilação do vinho de cana-de-açúcar, tendo sua qualidade afetada pela matéria-prima, condições da fermentação e processo produtivo. Com a crescente exigência do mercado consumidor por cachaça de qualidade, intensificou-se a busca pelo aprimoramento em relação ao avanço do conhecimento técnico-científico. O tratamento físico químico do caldo é uma tecnologia que pode qualificar a bebida. Objetivou-se avaliar o desempenho de dois tipos de fermento (selecionado CA-11 e o prensado) e a influência do tratamento físico-químico do caldo de cana sobre os compostos secundários e a interferência dos mesmos na qualidade da bebida. O experimento foi realizado na safra 2014/2015, utilizando a variedade de cana SP83- 2847 cultivada na região de Pitangueiras-SP. O delineamento experimental utilizado foi feito em blocos com 9 repetições, sendo 3 ciclos com 3 repetições, onde o tratamento primário foi o caldo clarificado e não clarificado e o secundário os dois tipos de fermento. Avaliou-se a viabilidade das células e de brotos e o índice de brotamentos ao longo da fermentação. No vinho determinou-se acidez total, pH, ARRT, teor alcoólico, glicerol, eficiência fermentativa e composição mineral. Nos destilados foram analisados aldeídos totais, acidez volátil, ésteres totais, metanol, acroleína, carbamato de etila, furfural e hidroximetilfurfural, álcoois superiores, álcool sec. butílico e n-butanol, todos determinados por cromatografia gasosa e HPLC. O emprego do fermento CA-11 aliado ao processo de tratamento do caldo indicaram maior índice de viabilidade celular e menores concentrações de álcoois superiores e coeficiente de congêneres em relação aos demais. Todos os resultados foram abaixo dos limites permitidos pela legislação brasileira. Os resultados obtidos sugerem que a utilização de cepas selecionadas com o prévio tratamento do caldo possibilita melhor desempenho das leveduras fermentadoras, resultando em destilados com padrões físico-químicos adequados e de qualidade.

Neste estudo avaliamos atividades biológicas pré-clínicas de moléculas obtidas de Mangifera indica e de Valeriana glechomifolia. Mangiferina, isolada de M. indica, estimulou a proliferação celular e induziu um aumento significativo na secreção do fator de crescimento do nervo e do fator de necrose tumoral em células de glioblastoma humano U138-MG in vitro. Uma injeção sistêmica de mangiferina melhorou a consolidação da memória de longa duração (LTM) de reconhecimento de objetos (RO) e prejudicou a retenção da memória aversiva no teste da esquiva inibitória (EI) em ratos. A melhora da LTM no RO promovida pela administração sistêmica de mangiferina também foi observada com a administração intrahipocampal. Já o prejuízo da memória no teste da EI observado sistemicamente não ocorreu com a infusão no hipocampo ou amígdala. Camundongos atáxicos também apresentaram melhora na memória de RO após administração crônica de mangiferina, sem efeito na EI; um extrato comercializado de M. indica não afetou a memória no RO, mas facilitou a memória na EI. Os resultados indicam que mangiferina melhora a LTM no RO com envolvimento do hipocampo por meio de um mecanismo que pode envolver um aumento dos níveis da neurotrofina NGF e da citocina TNF-α. Valepotriatos, isolados de V. glechomifolia, demonstraram inibição da viabilidade de células tumorais U138-MG nas doses de 30 e 100μg/μl; o 8-Br- AMPc, um análogo do AMPc, atenuou à inibição dos valepotriatos na viabilidade celular, sugerindo que os valepotriatos interagem com a rota de sinalização celular do AMPc/PKA na inibição da viabilidade de células cancerosas. A administração sistêmica de valepotriatos, em camundongos 30 minutos antes dos testes, apresentou os seguintes resultados: durante a exploração no campo aberto, a dose 10mg/kg causou redução na locomoção e no comportamento exploratório e diminuição da ansiedade no teste do labirinto em cruz elevado. Não ocorreu diferença entre os tratamentos na memória de EI e na memória RO, exceto no grupo que recebeu 3mg/kg de valepotriatos que apresentou piora na LTM de RO. Os resultados indicam que os valepotriatos causaram atividades ansiolítica e sedativa sem déficits na memória de EI e RO em camundongos tratados com 10mg/kg. As atividades biológicas in vitro e in vivo encontradas nas moléculas estudadas (especialmente mangiferina e valepotriatos) geram interesse de investigações para utilizações terapêuticas na memória e no câncer. / We evaluated the biological activities of molecules obtained from Mangifera indica and Valeriana glechomifolia. Mangiferin, isolated from M. indica, stimulated cell proliferation and induced a significant increase in levels of nerve growth factor and tumor necrosis factor secreted in human glioblastoma cells U138-MG in vitro. A systemic injection of mangiferin improved long term memory (LTM) consolidation of object recognition (NOR) and impaired memory retention in aversive inhibitory avoidance test (IA) in rats. The improvement in NOR memory promoted by systemic administration of mangiferin was also observed with intrahippocampal administration. The memory impairment observed systemically in the IA did not occur with the infusion into the hippocampus or amygdala. Ataxic mice also showed improvement in NOR memory after chronic administration of mangiferin, with no effect on IA; a standardized extract of M. indica had not effect on memory in NOR, but facilitated the memory in IA. The results indicate that mangiferin improvement NOR memory involving the hippocampus through a mechanism that may involve increased levels of neurotrophins and cytokines. Valepotriates isolated from V. glechomifolia showed inhibition of the viability of U138-MG tumor cells at doses of 30 and 100μg/μl; 8-BrcAMP, an analogue of cAMP, reversed the inhibition of valepotriates on cell viability, suggesting that valepotriates interact with the cAMP/PKA signaling route in the inhibition of the viability of cancer cells. Systemic administration of valepotriates in mice, 30 minutes before tests, showed the following results: during the open-field, the dose of 10mg/kg caused a reduction in locomotion and exploratory behavior and decreased anxiety in the test of elevated plus maze. There was no difference between treatments in IA or NOR memories, except from the group receiving valepotriates at 3mg/kg, which worsened in the NOR. The results indicated that valepotriates at 10mg/kg caused anxiolytic and sedative activities without inducing memory deficits in IA and NOR. The biological activities in vitro and in vivo found with the studied molecules (notable mangiferin and valepotriates) support further research for potential therapeutic uses in cancer and in memory.

Micronutrientes, vitaminas e minerais, são indispensáveis para as vias de metabolismo do DNA e, além disso, são tão importantes para a manutenção da vida quanto os macronutrientes. Na ausência dos nutrientes adequados, a instabilidade genômica compromete a homeostase, ocasionando doenças crônicas e certos tipos de câncer. Meios de cultura celular tem por finalidade mimetizar o ambiente in vivo, proporcionando aos modelos in vitro condições adequadas para que se avalie a resposta celular aos diferentes estímulos. O artigo de revisão sumariza e discute os micronutrientes usados na suplementação das culturas celulares e sua influência na a viabilidade celular e a estabilidade genômica, focando nos estudos in vitro previamente realizados. Nestes estudos, os meios de cultura celular incluem certas vitaminas e minerais em concentrações distintas das fisiológicas in vivo. Em muitos meios de cultura comumente usados, a única fonte de micronutrientes é o Soro Fetal Bovino (SFB), o qual contribui com 5-10% da composição final do meio. Atenção insuficiente tem sido direcionada à composição de SFB, micronutrientes e culturas celulares como um todo, ou à influência de micronutrientes na viabilidade e genética de culturas celulares. Estudos adicionais avaliando melhor o papel de micronutrientes no nível molecular e a sua influência na estabilidade genômica de células ainda se fazem necessários. O micronutriente foco dessa tese é o Ferro (Fe), que por sua vez é um micronutriente essencial, sendo requerido para o crescimento, desenvolvimento e condições normais de funcionamento das células. Tanto seu excesso quanto a sua deficiência podem causar estresse oxidativo e dano ao DNA. Uma vez que os meios de cultura usualmente utilizados para culturas celulares têm níveis de Fe abaixo das concentrações encontradas no soro fisiológico humano, os objetivos deste estudo foram a avaliação do papel da suplementação com Fe na viabilidade celular, na produção de espécies reativas de oxigênio (ERO), na atividade da catalase, na integridade genômica, na expressão de proteínas de reparo de DNA que contém clusters Fe/S em sua estrutura (TFIIH e MutyH) e na expressão de receptores de absorção de Fe (CD71 e Nramp2). Duas linhagens celulares – MRC5 (fibroblasto pulmanar humano) e HepG2 (hepatocarcinoma) - e dois tipos de suplementação com Fe foram utilizados, holo-Transferrina (h-Tf) e FeSO4. Ambas suplementações foram capazes de aumentar os níveis intracelulares de Fe e a viabilidade genômica. A suplementação com Fe também aumentou a formação de ERO, sem alterar a atividade da catalase. No entanto, este aumento de ERO não foi acompanhado por genotoxicidade. No que se refere à expressão de proteínas de reparo ao DNA, os resultados sugerem que o pré-tratamento com h-Tf ou FeSO4 não exercem influência direta na expressão de TFIIH ou MutyH. Entretanto, na expressão de receptores de Fe, os resultados preliminares indicam que CD71 é uma via prioritária de absorção de Fe, estando relacionada com a homeostase de Fe, enquanto Nramp2 parece ter um papel secundário. Devido à importância fisiológica da h-Tf na homeostase do Fe e o acúmulo de ERO menos pronunciado, sugere-se que h-Tf seja uma melhor forma para a suplementação de Fe nas culturas in vitro. Estudos adicionais se fazem necessários para a melhor elucidação do papel do Fe na viabilidade celular e estabilidade genômica. / Micronutrients, including minerals and vitamins, are indispensable to DNA metabolic pathways and thus are as important for life as macronutrients. Without the proper nutrients, genomic instability compromises homeostasis, leading to chronic diseases and certain types of cancer. Cell-culture media try to mimic the in vivo environment, providing in vitro models used to infer cells’ responses to different stimuli. The review summarizes and discusses studies of cellculture supplementation with micronutrients that can increase cell viability and genomic stability, with a particular focus on previous in vitro experiments. In these studies, the cell-culture media include certain vitamins and minerals at concentrations not equal to the physiological levels. In many common culture media, the sole source of micronutrients is fetal bovine serum (FBS), which contributes to only 5-10% of the media composition. Minimal attention has been dedicated to FBS composition, micronutrients in cell cultures as a whole, or the influence of micronutrients on the viability and genetics of culture cells. Further studies better evaluating micronutrients’ roles at a molecular level and its influence on the genomic stability of cells is still required. The micronutrient focus on this thesis is Iron (Fe), which is an essential micronutrient and is required for growth, development, and normal cellular functioning. Either excess or deficiency of iron can cause oxidative stress and DNA damage Since the cell media commonly used for cell culture has a lower iron concentration than the human serum, this study aimed to evaluate the role of iron supplementation on viability, reactive oxygen species (ROS) production, catalase activity, genome integrity and the expression of iron-bearing DNA repair proteins (TFIIH and MutyH) and proteins associated with iron absorption (CD71 and Nramp2). Two human cell lines – MRC5 (normal lung fibroblast) and HepG2 (hepatocellular carcinoma) and 2 sources of iron - holo-Transferrin (h-Tf) or FeSO4 were used. Both iron supplements were able to increase intracellular iron levels and cell viability. Iron supplementation increased the formation of ROS, but did not alter catalase activity. However, this increase was not accompanied by genotoxicity. Regarding the DNA repair protein expressions, the results suggest that 24h pre-treatment with h-Tf or FeSO4 has no role in the TFIIH or MutyH expressions. Although, in iron receptor proteins expression, the preliminary data could indicate that CD71 is priority related with Fe homeostasis while Nramp2 seems to have a secondary role. Due to h-Tf physiological role in the iron homeostasis and the less pronounced ROS accumulation, h-Tf could be a better iron supplier in vitro. Additional studies are still required to better elucidate the role of Fe in cell viability and genomic stability.

abstract: It has been well established that mitochondria play a critical role in the pathology of Friedreich's Ataxia. This disease is believed to be caused by a deficiency of frataxin, which research suggests is responsible for iron sulfur cluster assembly. This incomplete assembly of iron sulfur clusters is believed to be linked with dysfunctional complexes in the mitochondrial respiratory chain, increased oxidative stress, and potential cell death. Increased understanding of the pathophysiology of this disease has enabled the development of various therapeutic strategies aimed at restoring mitochondrial respiration. This thesis contains an analysis of the biological activity of several classes of antioxidants against oxidative stress induced by diethyl maleate in Friedreich's Ataxia lymphocytes and CEM leukemia cells. Analogues of vitamin E α-tocopherol have been shown to protect cells under oxidative stress. However, these same analogues show various levels of inhibition towards the electron transport chain complex I. Bicyclic pyridinols containing a ten carbon substituent provided favorable cytoprotection. N-hydroxy-4-pyridone compounds were observed to provide little protection. Similarly, analogues of CoQ10 in the form of pyridinol and pyrimidinol compounds also preserved cell viability at low concentrations. / Dissertation/Thesis / M.S. Biochemistry 2012

Neste estudo avaliamos atividades biológicas pré-clínicas de moléculas obtidas de Mangifera indica e de Valeriana glechomifolia. Mangiferina, isolada de M. indica, estimulou a proliferação celular e induziu um aumento significativo na secreção do fator de crescimento do nervo e do fator de necrose tumoral em células de glioblastoma humano U138-MG in vitro. Uma injeção sistêmica de mangiferina melhorou a consolidação da memória de longa duração (LTM) de reconhecimento de objetos (RO) e prejudicou a retenção da memória aversiva no teste da esquiva inibitória (EI) em ratos. A melhora da LTM no RO promovida pela administração sistêmica de mangiferina também foi observada com a administração intrahipocampal. Já o prejuízo da memória no teste da EI observado sistemicamente não ocorreu com a infusão no hipocampo ou amígdala. Camundongos atáxicos também apresentaram melhora na memória de RO após administração crônica de mangiferina, sem efeito na EI; um extrato comercializado de M. indica não afetou a memória no RO, mas facilitou a memória na EI. Os resultados indicam que mangiferina melhora a LTM no RO com envolvimento do hipocampo por meio de um mecanismo que pode envolver um aumento dos níveis da neurotrofina NGF e da citocina TNF-α. Valepotriatos, isolados de V. glechomifolia, demonstraram inibição da viabilidade de células tumorais U138-MG nas doses de 30 e 100μg/μl; o 8-Br- AMPc, um análogo do AMPc, atenuou à inibição dos valepotriatos na viabilidade celular, sugerindo que os valepotriatos interagem com a rota de sinalização celular do AMPc/PKA na inibição da viabilidade de células cancerosas. A administração sistêmica de valepotriatos, em camundongos 30 minutos antes dos testes, apresentou os seguintes resultados: durante a exploração no campo aberto, a dose 10mg/kg causou redução na locomoção e no comportamento exploratório e diminuição da ansiedade no teste do labirinto em cruz elevado. Não ocorreu diferença entre os tratamentos na memória de EI e na memória RO, exceto no grupo que recebeu 3mg/kg de valepotriatos que apresentou piora na LTM de RO. Os resultados indicam que os valepotriatos causaram atividades ansiolítica e sedativa sem déficits na memória de EI e RO em camundongos tratados com 10mg/kg. As atividades biológicas in vitro e in vivo encontradas nas moléculas estudadas (especialmente mangiferina e valepotriatos) geram interesse de investigações para utilizações terapêuticas na memória e no câncer. / We evaluated the biological activities of molecules obtained from Mangifera indica and Valeriana glechomifolia. Mangiferin, isolated from M. indica, stimulated cell proliferation and induced a significant increase in levels of nerve growth factor and tumor necrosis factor secreted in human glioblastoma cells U138-MG in vitro. A systemic injection of mangiferin improved long term memory (LTM) consolidation of object recognition (NOR) and impaired memory retention in aversive inhibitory avoidance test (IA) in rats. The improvement in NOR memory promoted by systemic administration of mangiferin was also observed with intrahippocampal administration. The memory impairment observed systemically in the IA did not occur with the infusion into the hippocampus or amygdala. Ataxic mice also showed improvement in NOR memory after chronic administration of mangiferin, with no effect on IA; a standardized extract of M. indica had not effect on memory in NOR, but facilitated the memory in IA. The results indicate that mangiferin improvement NOR memory involving the hippocampus through a mechanism that may involve increased levels of neurotrophins and cytokines. Valepotriates isolated from V. glechomifolia showed inhibition of the viability of U138-MG tumor cells at doses of 30 and 100μg/μl; 8-BrcAMP, an analogue of cAMP, reversed the inhibition of valepotriates on cell viability, suggesting that valepotriates interact with the cAMP/PKA signaling route in the inhibition of the viability of cancer cells. Systemic administration of valepotriates in mice, 30 minutes before tests, showed the following results: during the open-field, the dose of 10mg/kg caused a reduction in locomotion and exploratory behavior and decreased anxiety in the test of elevated plus maze. There was no difference between treatments in IA or NOR memories, except from the group receiving valepotriates at 3mg/kg, which worsened in the NOR. The results indicated that valepotriates at 10mg/kg caused anxiolytic and sedative activities without inducing memory deficits in IA and NOR. The biological activities in vitro and in vivo found with the studied molecules (notable mangiferin and valepotriates) support further research for potential therapeutic uses in cancer and in memory.

Micronutrientes, vitaminas e minerais, são indispensáveis para as vias de metabolismo do DNA e, além disso, são tão importantes para a manutenção da vida quanto os macronutrientes. Na ausência dos nutrientes adequados, a instabilidade genômica compromete a homeostase, ocasionando doenças crônicas e certos tipos de câncer. Meios de cultura celular tem por finalidade mimetizar o ambiente in vivo, proporcionando aos modelos in vitro condições adequadas para que se avalie a resposta celular aos diferentes estímulos. O artigo de revisão sumariza e discute os micronutrientes usados na suplementação das culturas celulares e sua influência na a viabilidade celular e a estabilidade genômica, focando nos estudos in vitro previamente realizados. Nestes estudos, os meios de cultura celular incluem certas vitaminas e minerais em concentrações distintas das fisiológicas in vivo. Em muitos meios de cultura comumente usados, a única fonte de micronutrientes é o Soro Fetal Bovino (SFB), o qual contribui com 5-10% da composição final do meio. Atenção insuficiente tem sido direcionada à composição de SFB, micronutrientes e culturas celulares como um todo, ou à influência de micronutrientes na viabilidade e genética de culturas celulares. Estudos adicionais avaliando melhor o papel de micronutrientes no nível molecular e a sua influência na estabilidade genômica de células ainda se fazem necessários. O micronutriente foco dessa tese é o Ferro (Fe), que por sua vez é um micronutriente essencial, sendo requerido para o crescimento, desenvolvimento e condições normais de funcionamento das células. Tanto seu excesso quanto a sua deficiência podem causar estresse oxidativo e dano ao DNA. Uma vez que os meios de cultura usualmente utilizados para culturas celulares têm níveis de Fe abaixo das concentrações encontradas no soro fisiológico humano, os objetivos deste estudo foram a avaliação do papel da suplementação com Fe na viabilidade celular, na produção de espécies reativas de oxigênio (ERO), na atividade da catalase, na integridade genômica, na expressão de proteínas de reparo de DNA que contém clusters Fe/S em sua estrutura (TFIIH e MutyH) e na expressão de receptores de absorção de Fe (CD71 e Nramp2). Duas linhagens celulares – MRC5 (fibroblasto pulmanar humano) e HepG2 (hepatocarcinoma) - e dois tipos de suplementação com Fe foram utilizados, holo-Transferrina (h-Tf) e FeSO4. Ambas suplementações foram capazes de aumentar os níveis intracelulares de Fe e a viabilidade genômica. A suplementação com Fe também aumentou a formação de ERO, sem alterar a atividade da catalase. No entanto, este aumento de ERO não foi acompanhado por genotoxicidade. No que se refere à expressão de proteínas de reparo ao DNA, os resultados sugerem que o pré-tratamento com h-Tf ou FeSO4 não exercem influência direta na expressão de TFIIH ou MutyH. Entretanto, na expressão de receptores de Fe, os resultados preliminares indicam que CD71 é uma via prioritária de absorção de Fe, estando relacionada com a homeostase de Fe, enquanto Nramp2 parece ter um papel secundário. Devido à importância fisiológica da h-Tf na homeostase do Fe e o acúmulo de ERO menos pronunciado, sugere-se que h-Tf seja uma melhor forma para a suplementação de Fe nas culturas in vitro. Estudos adicionais se fazem necessários para a melhor elucidação do papel do Fe na viabilidade celular e estabilidade genômica. / Micronutrients, including minerals and vitamins, are indispensable to DNA metabolic pathways and thus are as important for life as macronutrients. Without the proper nutrients, genomic instability compromises homeostasis, leading to chronic diseases and certain types of cancer. Cell-culture media try to mimic the in vivo environment, providing in vitro models used to infer cells’ responses to different stimuli. The review summarizes and discusses studies of cellculture supplementation with micronutrients that can increase cell viability and genomic stability, with a particular focus on previous in vitro experiments. In these studies, the cell-culture media include certain vitamins and minerals at concentrations not equal to the physiological levels. In many common culture media, the sole source of micronutrients is fetal bovine serum (FBS), which contributes to only 5-10% of the media composition. Minimal attention has been dedicated to FBS composition, micronutrients in cell cultures as a whole, or the influence of micronutrients on the viability and genetics of culture cells. Further studies better evaluating micronutrients’ roles at a molecular level and its influence on the genomic stability of cells is still required. The micronutrient focus on this thesis is Iron (Fe), which is an essential micronutrient and is required for growth, development, and normal cellular functioning. Either excess or deficiency of iron can cause oxidative stress and DNA damage Since the cell media commonly used for cell culture has a lower iron concentration than the human serum, this study aimed to evaluate the role of iron supplementation on viability, reactive oxygen species (ROS) production, catalase activity, genome integrity and the expression of iron-bearing DNA repair proteins (TFIIH and MutyH) and proteins associated with iron absorption (CD71 and Nramp2). Two human cell lines – MRC5 (normal lung fibroblast) and HepG2 (hepatocellular carcinoma) and 2 sources of iron - holo-Transferrin (h-Tf) or FeSO4 were used. Both iron supplements were able to increase intracellular iron levels and cell viability. Iron supplementation increased the formation of ROS, but did not alter catalase activity. However, this increase was not accompanied by genotoxicity. Regarding the DNA repair protein expressions, the results suggest that 24h pre-treatment with h-Tf or FeSO4 has no role in the TFIIH or MutyH expressions. Although, in iron receptor proteins expression, the preliminary data could indicate that CD71 is priority related with Fe homeostasis while Nramp2 seems to have a secondary role. Due to h-Tf physiological role in the iron homeostasis and the less pronounced ROS accumulation, h-Tf could be a better iron supplier in vitro. Additional studies are still required to better elucidate the role of Fe in cell viability and genomic stability.

O presente trabalho tem como objetivo investigar a influência de materiais utilizados na prática odontológica (Single Bond, HEMA, Vitrebond, Ketac Molar e Dycal) na resposta inflamatória de fibroblastos cultivados de polpa dental humana de dentes permanentes em relação à expressão e produção de mediadores da inflamação. As culturas primárias de fibroblastos foram estabelecidas a partir do tecido pulpar de terceiros molares hígidos. Após a quarta passagem, os fibroblastos foram estimulados pelos materiais e pelos materiais seguidos por LPS de E. coli pelos tempos de 6 e 24 horas. Os testes utilizados foram: MTT, Trypan Blue, Análise de Griess, PCR quantitativo e ELISA. Os dados foram analisados estatisticamente aplicando-se o teste ANOVA a 1 critério e pós-teste de Tukey e ANOVA a 2 critérios e teste de correção de Bonferroni (p<0,05). Os materiais SB10 (Single Bond 1:100) e DY (Dycal) afetaram a viabilidade celular com diminuição do metabolismo. Os materiais SB1 (Single Bond 1:1.000), SB10 (Single Bond 1:100) e VB (Vitrebond) seguidos de LPS de E. coli diminuíram o metabolismo celular de maneira estatisticamente significativa. Os níveis de óxido nítrico produzidos foram diminuídos quando os fibroblastos foram estimulados pelo KM (Ketac Molar). A expressão gênica para pró-colágeno tipo I foi diminuída quando os fibroblastos foram estimulados pelos materiais SB10 (Single Bond 1:100), SB (Single Bond polimerizado) e DY (Dycal). Para o SDF-1_/CXCL12 houve um aumento da expressão para o grupo estimulado apenas por LPS de E. coli, SB10 (Single Bond 1:100) e DY (Dycal). Para o IL-6 notou-se uma diminuição significativa para o grupo estimulado por H1000 (HEMA 1000 nM) e um aumento para o grupo SB10 (Single Bond 1:100). A expressão gênica de IL- 8/CXCL8 diminuiu para os fibroblastos estimulados pelas três concentrações de HEMA e de Single Bond, VB (Vitrebond) e DY (Dycal) no período de 6 horas e houve um aumento para os materiais SB10 (Single Bond 1:100) e VB (Vitrebond) no período de 24 horas. Houve diminuição na secreção de SDF-1_/CXCL12 para as três concentrações de HEMA e DY (Dycal) e uma tendência de diminuição para os demais materiais testados. A produção de IL-6 foi aumentada para os materiais VB (Vitrebond) e KM (Ketac Molar). A produção de IL- 8/CXCL8 foi aumentada para SB1 (Single Bond 1:1.000), VB (Vitrebond) e KM (Ketac Molar) e diminuída para SB10 (Single Bond 1:100) e DY (Dycal). O Single Bond e o HEMA, em várias concentrações, diminuíram a expressão e produção de moléculas envolvidas no processo inflamatório e, por causa de seu efeito citotóxico, devem ser vistos com cautela quando em íntimo contato com o órgão pulpar. O hidróxido de cálcio causou intensa morte celular e não estimulou a produção dos mediadores da inflamação avaliados neste trabalho, mas esse evento parece ser fundamental para o processo de reparo do tecido pulpar e formação de barreira mineralizada. Os cimentos de ionômeros de vidro utilizados aumentaram a produção de quimiocinas relacionadas ao processo inflamatório, portanto, esses materiais, embora não tenham causado morte de grande número celular, devem ser utilizados com restrições. / The aim of the present study is to investigate the influence of dental materials (Single Bond, HEMA, Vitrebond, Ketac Molar e Dycal) in the inflammatory response of human dental pulp fibroblasts from permanent teeth in relation to inflammatory mediators expression. and production. Primary cultures were established from third molars pulp tissue. After the fourth passage, the fibroblasts were stimulated only by materials and also by the materials followed by LPS from E. coli for 6 and 24 hours. Data were statistically analyzed using Oneway ANOVA and Tukey post-test and Two-way ANOVA followed by Bonferroni post-test (p<0.05). SB10 (Single Bond 1: 100) and DY (Dycal) affected cell viability and consequently decreased cell metabolism. SB1 (Single Bond 1:1,000), SB10 (Single Bond 1:100) and VB (Vitrebond) followed by LPS E. coli decreased cell metabolism. Nitric oxide levels were reduced when fibroblasts were stimulated by KM (Ketac Molar). Pro-collagen type I expression was reduced when fibroblasts were stimulated by SB10 (Single Bond 1:100), SB (polymerized Single Bond) and DY (Dycal). SDF-1_/CXCL12 expression was increased for the group stimulated only by LPS from E. coli, SB10 (Single Bond 1:100) and DY (Dycal). IL-6 expression had a significant decrease in the group stimulated by H1000 (HEMA 1000 nM) and an increase for SB10 (Single Bond 1:100) group. The expression of IL-8/CXCL8 decreased when fibroblasts were stimulated by the three concentrations of HEMA and of Single Bond, VB (Vitrebond) and DY (Dycal) at 6 hours and increased for SB10 (Single Bond 1:100) and VB (Vitrebond) at 24 hours. There was decrease in SDF-1_/CXCL12 production for the three concentrations of HEMA and DY (Dycal) and a declining trend for the other materials tested. The production of IL-6 was increased by VB (Vitrebond) and KM (Ketac Molar). The production of IL-8/CXCL8 increased by SB1 (Single Bond 1:1,000), VB (Vitrebond) and KM (Ketac Molar) and decreased by SB10 (Single Bond 1:100) and DY (Dycal). Single Bond and HEMA, in different concentrations, decreased the production and the expression of molecules involved in the inflammatory process and, because of its cytotoxic, should be viewed with caution when in intimate contact with the pulp tissue. Calcium hydroxide caused intense cell death and did not stimulate the production of inflammatory mediators evaluated, but this event seems to be essential to the pulp tissue repair process and mineralized barrier formation. The glass ionomer cements used increased the production of chemokines related to the inflammatory process, therefore, these materials, although they have not caused death of many cells, must be used with restrictions.

Orientadores: Francisco Carlos Groppo, Maria Cristina Volpato / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Odontologia de Piracicaba / Made available in DSpace on 2018-08-24T15:35:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ferreira_LuizEduardoNunes_D.pdf: 2235875 bytes, checksum: d1b942d7d03f2d1dc4c61cfc22f19c59 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: A associação de anestésicos locais a sistemas de liberação modificados tem sido proposta visando prolongar o efeito anestésico e reduzir a citotoxicidade e indução da apoptose sobre diversos tipos celulares. Novas formulações anestésicas produziram uma baixa toxicidade sistêmica e maior duração da anestesia, porém também foram observados efeitos adversos como o aparecimento de processos inflamatórios. Desta maneira, o objetivo do estudo foi comparar os efeitos dos anestésicos locais livres em relação aos associados a carreadores sobre a modulação dos mediadores IL-6, IL1-?, IL-8, TNF-?, IL-10 e PGE2, além de sua ação sobre a viabilidade celular e indução da apoptose. Células HaCaT e FGH em cultura foram expostas a diferentes concentrações dos anestésicos bupivacaína, lidocaína e ropivacaína livres ou associados a lipossomos ou HP-?-CD, por 6h e 24h. A quantificação das citocinas e PGE2 foi realizada utilizando o teste de ELISA de captura. A viabilidade celular foi quantificada pelo método do XTT e avaliada qualitativamente por microscopia de fluorescência (LIVE/DEAD). A indução da apoptose foi estimada através de citometria de fluxo. A lidocaína associada com carreadores aumentou a liberação de citocinas, onde nos FGH a formulação lipossomal 100 µM estimulou um aumento significativo na liberação de TNF-?, IL-8 e IL-6, já as formulações em HP-?-CD conduziram a um aumento na liberação destes mediadores após 24h. Os tratamentos com lidocaína induziram aumento na liberação de PGE2 e pouco afetaram a viabilidade celular, onde apenas a formulação 100 µM livre apresentou perda de viabilidade após 24h nas células HaCaT. As formulações de ropivacaína em lipossomos aumentaram a liberação de IL-1?, TNF-? e IL-6 nos FGH e IL-8 nas células HaCaT. A liberação de PGE2 foi semelhante aos tratamentos com lidocaína. As formulações de ropivacaína reduziram significativamente a viabilidade celular nas células HaCaT após 24h. As formulações de bupivacaína apresentaram uma resposta inflamatória mais acentuada que a lidocaína, porém com características semelhantes em relação a associação a carreadores. A liberação de PGE2 variou de acordo com o tipo celular. As formulações de bupivacaína causaram maior perda de viabilidade celular em comparação com a lidocaína, sendo mais acentuada pela complexação com HP-?-CD. A indução da apoptose nas células HaCaT apresentaram resultados semelhantes entre os tratamentos e o controle, onde as formulações lipossomais de bupivacaína e ropivacaína apresentaram maiores alterações quando somados os percentuais de apoptose e necrose. Concluí-se que o tipo celular, a molécula de anestésico local e o carreador utilizado foram fatores determinantes sobre a liberação de citocinas e PGE2. Os anestésicos locais associados aos carreadores apresentaram um maior potencial inflamatório estimulando a liberação de citocinas pró-inflamatórias. A viabilidade celular avaliada após tratamentos associados a carreadores variou em função do potencial citotóxico da molécula de anestésico local. Desta maneira, este estudo obteve resultados inéditos contribuindo para o aperfeiçoamento de novas formulações anestésicas / Abstract: Local anesthetics association to modified drug release systems have been proposed in order to prolong the anesthetic effect and reduce the toxicity. These new anesthetics formulations produced a low systemic toxicity and a longer anesthesia duration, however side effects were also observed such as local inflammation. The aim of this study was compare the effects of plain and carriers association local anesthetics formulations on the modulation of IL-6, IL1-?, IL-8, TNF-?, IL-10 and PGE2 release, their effects on cell viability and apoptosis induction in HaCaT and FGH. Cells were exposed to different concentrations of bupivacaine, lidocaine and ropivacaine in a plain formulation or associated with liposome or HP-?-CD for 6h and 24h. Cytokines and PGE2 quantification was performed by ELISA. Cell viability was measured by XTT assay and qualitatively assessed by fluorescent microscopy (LIVE/DEAD). Apoptosis induction was estimated by flow cytometry. Lidocaine in association with carriers increased cytokines release. The 100 µM liposomal formulations stimulated a significant increase in the TNF-?, IL-8 and IL-6 release by FGH cells. HP-?-CD formulations led to an increase of these mediators in the FGH cells after 24h. Lidocaine treatments induced an increase in the release of PGE2 and low effect on cell viability, where only 100 the µM plain lidocaine showed cell viability loss after 24h in HaCaT cells. Liposomal ropivacaine formulations increased the release of IL-?, TNF-? and IL-6 by FGH and IL-8 by HaCaT cells. PGE2 release was similar to lidocaine treatments. Ropivacaine formulations significantly reduced cell viability in HaCaT cells after 24h. Bupivacaine formulations showed a stronger inflammatory response than lidocaine, but with similar characteristics after carriers association. PGE2 release varied according to cell type. Bupivacaine formulations caused more cell viability loss when compared with lidocaine, being more accentuated by HP-?-CD complexation. Control and treatments showed similar results in apoptosis induction in HaCaT cells. Liposomal bupivacaine and ropivacaine formulations showed more alterations when aggregating the percentage of apoptosis and necrosis. In conclusion, cell type, local anesthetic molecule and the kind of carrier were determinants factors for cytokines and PGE2 release. Local anesthetics associated with carriers showed a higher inflammatory potential by an increased in the pro-inflammatory cytokines. The benefits of carriers association on cell viability varied with the cytotoxic potential of the local anesthetic molecule. In fact, this study produced a first reported of the effects of liposomal and HP-?-CD local anesthetics formulations on the inflammatory mediators release in HaCaT and FGH. Others aspects such as cell viability and apoptosis were also evaluated, contributing to the development and improvement of new local anesthetics formulations / Doutorado / Farmacologia, Anestesiologia e Terapeutica / Doutor em Odontologia