A coenzima Q10 é uma provitamina lipossolúvel sintetizada endogenamente e naturalmente encontrada em alimentos como a carne vermelha, peixes, cereais, brócolis e espinafre. É comercializada como suplemento alimentar e utilizada em formulações cosméticas. Localiza-se na membrana de organelas celulares como retículo endoplasmático, vesículas e membrana interna da mitocôndria, onde atua como um cofator essencial na cadeia respiratória. Apresenta propriedades antioxidantes e potencial no tratamento de doenças neurodegenerativas e neuromusculares. O objetivo deste trabalho foi investigar os possíveis efeitos protetores de uma formulação hidrossolúvel de coenzima Q10 em células PC12 expostas à cisplatina, um fármaco antineoplásico que tem a neurotoxicidade como um dos fatores limitantes à sua utilização. A linhagem celular PC12 (feocromocitoma de ratos) utilizada nesta investigação é um reconhecido modelo in vitro para estudos neuronais. Os métodos empregados foram os ensaios do MTT, cometa, citoma micronúcleo com bloqueio da citocinese, crescimento de neuritos e análise da expressão do gene Tp53. Os resultados obtidos na avaliação da citotoxicidade da coenzima Q10 (0,1 - 20 µg/mL) mostraram que este antioxidante foi citotóxico às células PC12 na concentração de 20,0 µg/mL e não apresentou citotoxicidade em baixas concentrações. Para os ensaios do citoma e cometa, foram selecionadas três concentrações não citotóxicas de coenzima Q10 (0,1; 0,5 e 1,0 µg/mL) que não apresentaram mutagenicidade e genotoxicidade às células PC12. O efeito protetor da coenzima Q10 sobre a cisplatina no ensaio do citoma foi caracterizado pela diminuição da freqüência de micronúcleos e brotos nucleares, entretanto a proteção da coenzima Q10 não foi evidenciada no ensaio cometa. Alterações significativas na expressão do gene Tp53 não foram observadas no tratamento coenzima Q10 (1,0 µg/mL) associado à cisplatina (0,1 µg/mL). A coenzima Q10 (0,1 e 1,0 µg/mL) não foi neurotóxica em células PC12 indiferenciadas e diferenciadas após exposição ao fator de crescimento do nervo, e seu melhor efeito neuroprotetor foi observado na menor concentração avaliada. A coenzima Q10 reduziu a citotoxicidade da cisplatina (10,0 µg/mL) em células PC12 indiferenciadas e estimulou o crescimento de neuritos em células PC12 diferenciadas. A determinação dos efeitos citoprotetores da coenzima Q10 em um modelo neuronal é importante para elucidar possíveis estratégias de neuroproteção que poderiam ser aplicadas aos pacientes submetidos à quimioterapia. / Coenzyme Q10 is a liposoluble provitamin endogenously synthesized and naturally found in various foods items, such as meat, fish, cereals, broccoli and spinach. It is a dietary supplement in some countries and used in cosmetic formulations. Coenzyme Q10 is located in the membrane of cellular organelles such as endoplasmic reticulum, vesicles and inner mitochondrial membrane, where acts as an essential cofactor in the respiratory chain. It has antioxidant properties and potential in the treatment of neurodegenerative and neuromuscular diseases. The objective of this study was to investigate the possible protective effects of a water-soluble formulation of coenzyme Q10 in PC12 cells exposed to cisplatin, an anticancer drug that has neurotoxicity as a dose-limiting factor. The PC12 cell line (rat pheocromocytoma) used in this investigation is a recognized in vitro model for neuronal studies. The methods used were the MTT, comet, cytokinesis-block micronucleus cytome, neurite outgrowth assays and expression of Tp53 gene. The results obtained in the cytotoxicity of coenzyme Q10 (0.1-20 µg/mL) showed that this antioxidant was cytotoxic to PC12 cell at a concentration of 20.0 µg/mL and it was not cytotoxic at low concentrations. For the cytome and comet assays, were selected three non-cytotoxic concentrations of coenzyme Q10 (0.1, 0.5 and 1.0 µg/mL) without mutagenicity and genotoxicity PC12 cells. The protective effect of coenzyme Q10 in cytome assay was characterized by decreased frequency of micronuclei and nuclear buds induced by cisplatin, however the protection of coenzyme Q10 was not evidenced by the comet assay. No significant change in the Tp53 gene expression were observed in the coenzyme Q10 (1.0 µg/mL) plus cisplatin (0.1 µg/mL) treatment. Coenzyme Q10 (0.1 and 1.0 µg/mL) was not neurotoxic in undifferentiated and nerve growth factor differentiated PC12 cells and the lowest concentration evaluated showed the best neuroprotective effect. The coenzyme Q10 treatment reduced the citotoxicity of cisplatin (10.0 µg/mL) in undifferentiated PC12 cells and stimulated the neurite outgrowth in differentiated PC12 cells. Determination of the cytoprotective effects of the coenzyme Q10 in a neuronal model is important to elucidate possible strategies for neuroprotection that could be applied to patients undergoing chemotherapy.

A coenzima Q10 é uma provitamina lipossolúvel sintetizada endogenamente e naturalmente encontrada em alimentos como a carne vermelha, peixes, cereais, brócolis e espinafre. É comercializada como suplemento alimentar e utilizada em formulações cosméticas. Localiza-se na membrana de organelas celulares como retículo endoplasmático, vesículas e membrana interna da mitocôndria, onde atua como um cofator essencial na cadeia respiratória. Apresenta propriedades antioxidantes e potencial no tratamento de doenças neurodegenerativas e neuromusculares. O objetivo deste trabalho foi investigar os possíveis efeitos protetores de uma formulação hidrossolúvel de coenzima Q10 em células PC12 expostas à cisplatina, um fármaco antineoplásico que tem a neurotoxicidade como um dos fatores limitantes à sua utilização. A linhagem celular PC12 (feocromocitoma de ratos) utilizada nesta investigação é um reconhecido modelo in vitro para estudos neuronais. Os métodos empregados foram os ensaios do MTT, cometa, citoma micronúcleo com bloqueio da citocinese, crescimento de neuritos e análise da expressão do gene Tp53. Os resultados obtidos na avaliação da citotoxicidade da coenzima Q10 (0,1 - 20 µg/mL) mostraram que este antioxidante foi citotóxico às células PC12 na concentração de 20,0 µg/mL e não apresentou citotoxicidade em baixas concentrações. Para os ensaios do citoma e cometa, foram selecionadas três concentrações não citotóxicas de coenzima Q10 (0,1; 0,5 e 1,0 µg/mL) que não apresentaram mutagenicidade e genotoxicidade às células PC12. O efeito protetor da coenzima Q10 sobre a cisplatina no ensaio do citoma foi caracterizado pela diminuição da freqüência de micronúcleos e brotos nucleares, entretanto a proteção da coenzima Q10 não foi evidenciada no ensaio cometa. Alterações significativas na expressão do gene Tp53 não foram observadas no tratamento coenzima Q10 (1,0 µg/mL) associado à cisplatina (0,1 µg/mL). A coenzima Q10 (0,1 e 1,0 µg/mL) não foi neurotóxica em células PC12 indiferenciadas e diferenciadas após exposição ao fator de crescimento do nervo, e seu melhor efeito neuroprotetor foi observado na menor concentração avaliada. A coenzima Q10 reduziu a citotoxicidade da cisplatina (10,0 µg/mL) em células PC12 indiferenciadas e estimulou o crescimento de neuritos em células PC12 diferenciadas. A determinação dos efeitos citoprotetores da coenzima Q10 em um modelo neuronal é importante para elucidar possíveis estratégias de neuroproteção que poderiam ser aplicadas aos pacientes submetidos à quimioterapia. / Coenzyme Q10 is a liposoluble provitamin endogenously synthesized and naturally found in various foods items, such as meat, fish, cereals, broccoli and spinach. It is a dietary supplement in some countries and used in cosmetic formulations. Coenzyme Q10 is located in the membrane of cellular organelles such as endoplasmic reticulum, vesicles and inner mitochondrial membrane, where acts as an essential cofactor in the respiratory chain. It has antioxidant properties and potential in the treatment of neurodegenerative and neuromuscular diseases. The objective of this study was to investigate the possible protective effects of a water-soluble formulation of coenzyme Q10 in PC12 cells exposed to cisplatin, an anticancer drug that has neurotoxicity as a dose-limiting factor. The PC12 cell line (rat pheocromocytoma) used in this investigation is a recognized in vitro model for neuronal studies. The methods used were the MTT, comet, cytokinesis-block micronucleus cytome, neurite outgrowth assays and expression of Tp53 gene. The results obtained in the cytotoxicity of coenzyme Q10 (0.1-20 µg/mL) showed that this antioxidant was cytotoxic to PC12 cell at a concentration of 20.0 µg/mL and it was not cytotoxic at low concentrations. For the cytome and comet assays, were selected three non-cytotoxic concentrations of coenzyme Q10 (0.1, 0.5 and 1.0 µg/mL) without mutagenicity and genotoxicity PC12 cells. The protective effect of coenzyme Q10 in cytome assay was characterized by decreased frequency of micronuclei and nuclear buds induced by cisplatin, however the protection of coenzyme Q10 was not evidenced by the comet assay. No significant change in the Tp53 gene expression were observed in the coenzyme Q10 (1.0 µg/mL) plus cisplatin (0.1 µg/mL) treatment. Coenzyme Q10 (0.1 and 1.0 µg/mL) was not neurotoxic in undifferentiated and nerve growth factor differentiated PC12 cells and the lowest concentration evaluated showed the best neuroprotective effect. The coenzyme Q10 treatment reduced the citotoxicity of cisplatin (10.0 µg/mL) in undifferentiated PC12 cells and stimulated the neurite outgrowth in differentiated PC12 cells. Determination of the cytoprotective effects of the coenzyme Q10 in a neuronal model is important to elucidate possible strategies for neuroprotection that could be applied to patients undergoing chemotherapy.

A distrofia muscular de Duchenne (DMD) é uma doença hereditária, degenerativa e progressiva dos músculos esqueléticos. É causada pela ausência da proteína distrofina e caracterizada pela perda progressiva da força muscular e deterioração da capacidade funcional. Alterações na regulação da homeostase do cálcio, proteólise e alterações metabólicas, especialmente mitocondriais, são parte da patogênese da doença. A coenzima Q (CoQ10), potente antioxidante que participa da atividade da cadeia respiratória, tem sido utilizada em ensaios clínicos, entretanto, não há estudos que evidencie seu comprometimento na DMD. O objetivo deste estudo foi avaliar a CoQ10 e a da atividade da cadeia respiratória em fragmentos de biópsia muscular de pacientes com DMD e sua correlação com parâmetros clínicos e a capacidade funcional. O estudo constitui de uma etapa retrospectiva, onde foram analisadas 22 biópsias musculares de pacientes com DMD, e outra prospectiva, onde foram avaliados dez pacientes com DMD. Dez pacientes controles foram utilizados nas duas etapas do estudo. A concentração da CoQ10 foi realizada através da técnica de cromatografia líquida de alta performance de fase reversa. As atividades das enzimas da cadeia respiratória foram medidas através de técnicas espectrofotométricas. A capacidade funcional foi mensurada através das escalas Medida da Função Motora (MFM) e Escala de Avaliação para deambulantes North Star (NSAA), e dos testes cronometrados: tempo para percorrer 10 metros (T10), tempo para realizar a manobra de Gowers (TGowers) e teste da caminhada dos 6 minutos (TC6min). Fase retrospectiva: a média de idade dos pacientes com DMD foi de 6,9 anos, (DP ±2,4) e controles de 8 anos, (DP ±2,69). A dosagem média de CoQ10 nos fragmentos de pacientes com DMD foi de 8,6 µg/g de tecido (DP ±3,9) e nos fragmentos dos controles foi de 31,6 µg/g de tecido (DP ±6,9). A média da área ocupada por fibras musculares nos pacientes com DMD foi de 27,3% (DP ±14,2%) e nos controles foi de 89,2% (DP ±3,3%). Evidenciou-se alta correlação entre aquantidade de CoQ10 e a área relativa ocupada por fibras musculares (r= 0,767 e p= 0,016). As atividades dos complexos enzimáticos da cadeia respiratória dos pacientes com DMD não demonstraram deficiência. Já o resultado do ensaio conjunto dos complexos II+III, encontra-se significativamente reduzido nos pacientes com DMD. Etapa prospectiva: a média de idade dos pacientes com DMD foi de 6,5 anos, (DP ±2,4). A dosagem média de CoQ10 nos fragmentos de pacientes com DMD foi de 12,6 µg/g de tecido (DP ±5,1). A média da área ocupada por fibras musculares nos pacientes com DMD foi de 40,3% (DP ±20,4%). Houve alta correlação entre a quantidade de CoQ10 e a área relativa ocupada por fibras musculares (r= 0,690 e p= 0,058). A correlação da dosagem da CoQ10 com os instrumentos de avaliação da capacidade funcional foi alta com o TGowers e moderada com MFM total e dimensões 1 e 2, NSAA, T10 e TC6min. Em relação à área relativa de fibras musculares, houve moderada correlação com a dimensão 1 da MFM e com o TGowers. Não houve correlação da CoQ10 e da área relativa ocupada por fibras musculares com os parâmetros clínicos: idade no momento da biópsia, idade do início dos sintomas e tempo de evolução da doença. No presente estudo, concluímos que existe uma deficiência secundária de CoQ10 em pacientes com DMD, a qual contribui para entender a fisiopatologia da doença e com grande relevância para as propostas terapêuticas. / Duchenne muscular dystrophy (DMD) is a hereditary, degenerative and progressive skeletal muscles disease. It is caused by the absence of the protein dystrophin and characterized by progressive loss of muscle strength and deterioration of functional capacity. Alterations in the regulation of calcium homeostasis, proteolysis and metabolic abnormalities, especially mitochondrial dysfunction, are part of the pathogenesis of the disease. Coenzyme Q (CoQ10), a potent antioxidant that participates in respiratory chain activity, has been used in clinical trials, however, there are no studies showing its involvement in DMD. The purpose of this study was to investigate CoQ10 content and respiratory chain activity in muscle biopsy of patients with DMD and its correlation with clinical parameters and functional capacity. The study consisted of a retrospective phase, in which 22 muscle biopsies from patients with DMD were analyzed, and a prospective phase, where ten patients with DMD were evaluated. The same control group of ten patients were used in the two phases of the study. The concentration of CoQ10 was measured using the reverse phase high performance liquid chromatography technique. Activities of the respiratory chain enzymes were measured by spectrophotometry. The functional capacity was evaluated using the Motor Function Measurement (MFM) and North Star Ambulatory Assessment (NSAA) and the following timed tests: to run 10 meters (T10), to perform the Gowers maneuver (TGowers) and the 6-minute walk test (6MWT). Retrospective phase: the mean age of patients with DMD was 6.9 years (SD ± 2.4) and of controls was 8 years (SD ± 2.69). The mean CoQ10 content in fragments from patients with DMD was 8.6 ?g / g tissue (DP ± 3.9) and in fragments from controls was 31.6 ?g / g tissue (DP ± 6.9). The mean area occupied by muscle fibers in patients with DMD was 27.3% (SD ± 14.2%) and in controls was 89.2% (SD ± 3.3%). There was a high correlation between the amount of CoQ10 and the relative area occupied by muscle fibers (r= 0.767 and p= 0.016). The activities of respiratory chain enzymes from patients with DMD were not deficient. On the other hand, the results of the combined analysis of complexes II + III were significantly reduced in patients with DMD. Prospective phase: the mean age of patients with DMD was 6.5 years (SD ± 2.4). The mean CoQ10 content in fragments from patients with DMD was 12.6 ?g / g tissue (SD ± 5.1). The mean area occupied by muscle fibers in patients with DMD was 40.3% (SD ± 20.4%). There was a high correlation between the amount of CoQ10 and the relative area occupied by muscle fibers (r= 0.690 and p= 0.058). The correlation between the amount of CoQ10 and the functional capacity assessment instruments was high forTGowers and moderate for MFM total and dimensions 1 and 2, NSAA, T10 andd TC6min. Regarding the relative area of muscle fibers, there was a moderate correlation with MFM dimension 1 (standing position and transfers) and TGowers. There was no correlation between CoQ10 and relative area occupied by muscle fibers with clinical parameters: age at time of biopsy, age of onset of symptoms and time of disease progression. In the present study, we conclude that there is a secondary deficiency of CoQ10 in patients with DMD, which contributes for the understanding of its physiopathology and is relevant for therapy.

As distrofias musculares de cinturas (DMC) representam um grupo heterogêneo de desordens hereditárias e degenerativas da musculatura esquelética, com evolução progressiva, caracterizadas principalmente pelo acometimento predominante das cinturas escapular e/ou pélvica. São classificadas de acordo com o padrão de herança e o gene envolvido, podendo ser autossômicas dominantes ou autossômicas recessivas. Embora as disfunções mitocondriais tenham sido pouco descritas nas DMC, alguns estudos apresentaram evidências morfológicas e bioquímicas de alterações secundárias na cadeia respiratória mitocondrial. As razões envolvidas em tais disfunções na DMC permanecem pouco compreendidas. Portanto, é imprescindível uma caracterização detalhada da disfunção mitocondrial nos pacientes com DMC para uma melhor compreensão dos processos fisiopatológicos envolvidos na doença. Os objetivos do estudo foram: quantificar a CoQ10 em fragmentos do músculo esquelético de pacientes com DMC; quantificar a atividade enzimática de cada complexo da cadeia respiratória isoladamente; quantificar a atividade dos complexos II+III em conjunto como avaliação indireta da CoQ10; verificar a relação entre a área relativa de fibras musculares no fragmento de biópsia e o grau de disfunção mitocondrial nesses fragmentos; correlacionar a função mitocondrial com parâmetros clínicos de pacientes com DMC. Participaram do estudo 21 pacientes com DMC e 9 controles saudáveis. Os parâmetros clínicos incluídos foram idade no momento da biópsia, idade de início dos sintomas e tempo de evolução da doença. A análise do metabolismo mitocondrial foi realizada por: quantificação da coenzima Q10 nos fragmentos de biópsia muscular e quantificação da atividade dos complexos enzimáticos mitocondriais I, II, III, II+III e IV da cadeia respiratória e da enzima da matriz mitocondrial citrato sintase. Foram correlacionados os parâmetros clínicos, a proporção de fibras na biópsia muscular e os resultados das análises bioquímicas para a caracterização da função mitocondrial. A média dos pacientes com DMC em relação à idade no momento da biópsia, início dos sintomas e tempo de evolução da doença foi de 28,9 anos (DP ±11,7), 16,7 anos (DP ±10,3) e 12,1 anos (DP ±10,9), respectivamente. O grupo controle apresentou média de idade no momento da biópsia de 29,6 anos (DP ±10,3). A dosagem média de CoQ10 nos fragmentos de biópsia de pacientes com DMC foi de 17,9 µg/g de tecido (DP ±9,2) e nos fragmentos dos controles foi de 29,5 µg/g de tecido (DP ±4,4). Não foi observada alteração das atividades isoladas dos complexos enzimáticos da cadeia respiratória. Houve deficiência da atividade do conjunto de complexos II+III nos pacientes com DMC. A média da área ocupada por fibras musculares nos pacientes com DMC foi de 58,5% (DP ±26,1%) e nos controles foi de 76,35% (DP ±1,9%). Observou-se correlação moderada entre a quantidade de CoQ10 e a área relativa de fibras musculares (r= 0,57 e p= 0,007). Não houve correlação da CoQ10 com os parâmetros clínicos. No presente estudo, concluímos que existe uma deficiência secundária de CoQ10 em pacientes com DMC, sendo um achado importante para melhor entendimento do acometimento mitocondrial nessa doença e uma abordagem terapêutica mais eficaz. / The limb-girdle muscular dystrophy (LGMD) is a group of inherited and degenerative disorders of the skeletal muscle, with a progressive clinical course and predominant involvement of the scapular and/or pelvic girdles. They are classified according to the pattern of inheritance (autosomal dominant or autosomal recessive) and the gene involved. Mitochondrial dysfunction has been reported in the LGMD, some studies have described morphological and biochemical evidences of secondary mitochondrial respiratory chain alterations in patients with LGMD. The reasons involved in such dysfunctions in the LGMD remain poorly understood. Therefore, a detailed characterization of the mitochondrial dysfunction in patients with LGMD allows a better understanding of the pathophysiological processes involved in the disease. Therefore, a detailed characterization of mitochondrial dysfunction in patients with LGMD is essential for a better understanding of the pathophysiological processes involved in the disease. The purposes of the study were: to quantify CoQ10 in fragments of muscle biopsy of patients with LGMD; quantify the enzymatic activity of each respiratory chain complex isolated; quantify the activity of the II + III complexes together as an indirect measure of CoQ10; to verify the relation between the relative area of muscular fibers in the fragment of biopsy and the degree of mitochondrial dysfunction in these fragments; correlate mitochondrial function with clinical parameters of patients with LGMD. Twenty-one patients with LGMD and nine healthy controls participated in the study. The clinical parameters included were age at the time of biopsy, age of onset of symptoms and time of disease progression. The analysis of mitochondrial metabolism was performed by: quantification of CoQ10 in the muscle biopsy fragments and quantification of the activity of the mitochondrial enzyme complexes I, II, III, II + III and IV of the respiratory chain and the enzyme of the mitochondrial matrix citrate synthase. We analyzed the correlation of the clinical parameters, the proportion of fibers in the muscle biopsy and the results of the biochemical analyzes for the characterization of the mitochondrial function. For the LGMD groups, the mean age at the time of biopsy, onset of symptoms and disease duration was 28.9 years (SD ± 11.7), 16.7 years (SD ± 10.3) and 12.1 years (SD ± 10.9), respectively. The control group presented a mean age at the time of biopsy of 29.6 years (SD ± 10.3). The mean CoQ10 dosage in the biopsy specimens of patients with LGMD was 17.9 ?g / g tissue (SD ± 9.2) and in the fragments of the controls was 29.5 ?g / g tissue (SD ± 4, 4). No alterations were observed in the isolated activities of the enzymatic complexes of the respiratory chain. There was a deficiency of the activity of complexes II + III in patients with LGMD. The mean area occupied by muscle fibers in patients with LGMD was 58.5% (SD ± 26.1%) and in controls it was 76.35% (SD ± 1.9%). A moderate correlation was observed between the amount of CoQ10 and the relative area of muscle fibers (r = 0.57 and p = 0.007). There was no correlation of CoQ10 with clinical parameters. In the present study, we conclude that there is a secondary deficiency of CoQ10 in patients with LGMD, which has important implications in the understanding of mitochondrial involvement in this group of diseases and the development of a more effective therapeutic approach.