Since the successful use of the organoselenium compound ebselen in clinical trials for the treatment of neuropathological conditions associated with oxidative stress, there have been concerted efforts geared towards understanding the precise mechanism of action of ebselen and other organoselenium compounds, especially the diorganyl diselenides such as diphenyl diselenide, and its analogs. Although the action mechanism of ebselen and other organoselenium compounds has been shown to be related to their ability to generally mimic native glutathione peroxidase (GPx), ebselen has also been shown to serve as a substrate for the mammalian thioredoxin reductase (TrxR), demonstrating another component of its pharmacological mechanisms, since thioredoxin reductase (TrxR) system plays important roles in cellular defense protecting against oxidative processes, possibly by the detoxification of hydroperoxides. In fact, there is a dearth of information on the ability of other organoselenium compounds, especially diphenyl diselenide and its analogs, to serve as substrates for the mammalian enzyme thioredoxin reductase. Therefore, in the present study, we tested the hypothesis that ebselen, diphenyl diselenide and some of its analogs (4,4 -bistrifluoromethyldiphenyl diselenide, 4,4 -bismethoxy-diphenyl diselenide, 4.4 -biscarboxydiphenyl diselenide, 4,4 -bischlorodiphenyl diselenide, 2,4,6,2 ,4 ,6 -hexamethyldiphenyl diselenide) could also be substrates for rat hepatic and cerebral TrxR. Then, Diphenyl diselenide, bismethoxydiphenyl diselenide and bischlorodiphenyl diselenide (at concentrations of 10, 15 and 20 μM) stimulated NADPH oxidation in the presence of partially purified brain and liver rat TrxR. However, Ebselen and bistrifluoromethyl-diphenyl diselenide that demonstrated to act as a substrate for liver TrxR did not serve as a substrate for cerebral TrxR. This fact can be explained by the differential expression of TrxR isoforms and the existence of alternative splice variants of TrxR in different mammalian tissues or cells. The results presented here, also, suggest that diphenyl diselenide displays neuroprotective properties by mimicking the activity of glutathione peroxidase and also act as a substrate for the enzyme thioredoxin reductase. However, Ebselen has not proven to be a good substrate for the brain TrxR, indicating that the neuroprotective property of this compound is due to its thiol peroxidase- like activity. Therefore, we show for the first time that diselenides are good substrates for mammalian TrxR, but not necessarily good mimetics of GPx, and vice versa. For instance, bis-methoxydiphenyl diselenide had no GPx activity, whereas it was a good substrate for reduction by TrxR. Our experimental observations indicate a possible dissociation between the two pathways for peroxide degradation (either via substrate for TrxR or as a mimic of GPx). / Desde que o ebselen, um composto orgânico de selênio, foi utilizado com relativo sucesso no tratamento de condições neuropatológicas associadas ao estresse oxidativo, há um empenho para o entendimento preciso de seu mecanismo de ação e de outros compostos orgânicos de selênio. Embora o mecanismo de ação destes compostos tenha sido relacionado com suas capacidades de mimetizar a enzima glutationa peroxidase (GPx), estudos têm demonstrado que o ebselen serve como substrato para a tioredoxina redutase (TrxR) de mamíferos, o que pode ser outro componente de sua ação farmacológica, uma vez que o sistema da TrxR tem um importante papel na defesa celular protegendo as células de processos oxidativos, por meio da redução de hidroperóxidos. Contudo, há uma escassez de informações sobre a capacidade de outros compostos orgânicos de selênio atuarem como substrato para a TrxR de mamíferos. Assim, no presente estudo testamos a hipótese de que o ebselen, o disseleneto de difenila e seus análogos (disseleneto de 4,4-bistrifluormetildifenila, disseleneto de 4,4-bismetoxidifenila, disseleneto de 4,4-biscarboxidifenila, disseleneto de 4,4-bisclorodifenila e disseleneto de 2,4,6-hexametildifenila) também poderiam servir como substratos para a TrxR hepática e cerebral de ratos. O disseleneto de difenila, disseleneto de bismetoxidifenila e disseleneto de bisclorodifenila (em concentrações de 10, 15 e 20μM) estimularam a oxidação do NADPH na presença de TrxR hepática e cerebral. No entanto, ebselen e disseleneto de bistrifluormetildifenila que demonstraram ser substrato para a TrxR hepática, não serviram como substrato para a TrxR cerebral, o que pode ser explicado pelas diferenças de expressão das isoformas de TrxR, bem como pela existência de variantes de splices alternativos em diferentes tecidos e células. Os resultados aqui apresentados também sugerem que o disseleneto de difenila apresenta propriedades hepato e neuroprotetoras por fazer uso das duas vias, aqui estudadas, para degradação de peróxidos, ou seja, por servir como substrato para a TrxR e por atuar como mimético da glutationa peroxidase. No entanto, as propriedades neuroprotetoras do ebselen podem ser devido à atividade mimética à glutationa peroxidase, uma vez que este composto não provou ser um bom substrato para a TrxR cerebral. Também o disseleneto de bismetoxidifenila não demonstrou atividade mimética à GPx, porém foi um bom substrato para a TrxR, logo nossos estudos indicam uma dissociação entre as duas vias para degradação de peróxido de hidrogênio, ou seja, disselenetos que são bons substratos para a TrxR não são necessariamente miméticos à GPx e vice-versa.

Fundação de Amparo a Pesquisa no Estado do Rio Grande do Sul / The compound 2,2 -dithienyl diselenide (DTDS), an organoselenium compound with thiophene moieties, has been proven to be a promising antioxidant in vitro and in vivo, as well as an antifungal and antimicrobial agent. However, its toxicity, an important point to be investigated, has not been evaluated. The objective of this study was to evaluate whether DTDS has potential toxicity in vitro or in vivo. For this reason, sulfhydryl enzyme activities, such as δ-aminolevulinic acid dehydratase (δ-ALA-D) and Na+, K+-ATPase were assessed to predict in vitro DTDS toxicity in rat brain homogenate, in addition to its thiol oxidase-like activity. In other section of experiments, DTDS was administered to rats (50 or 100 mg/kg; per orally) in order to determine toxicological parameters in vivo. Plasma samples were collected in order to measure the biochemical parameters: alanine (ALT) and aspartate (AST) aminotransferase activities and urea and creatinine levels. Besides, in brain homogenates, it was determined the activity of the enzymes δ-ALA-D and Na+, K+-ATPase, as well as lipid peroxidation levels and antioxidant defenses (catalase and superoxide dismutase activities and ascorbic acid and reduced glutathione levels). The compound DTDS inhibited in vitro both δ-ALA-D and Na+, K+-ATPase activities (IC50 2 μM and 17 μM, respectively). The DTDS inhibitory effect on δ-ALA-D and Na+, K+-ATPase activities was restored by dithiol dithiothreitol. In addition, DTDS (5-25 μM) showed a thiol oxidase-like activity. In vivo, DTDS (50 and 100 mg/kg) caused a decrease in food and water intakes and the loss of body weight, indicating systemic toxicity, even causing death of the animals. At a dose of 100 mg/kg, DTDS decreased urea levels and increased plasma alanine and aspartate aminotransferase activities. Lipid peroxidation was increased in both administered doses. Moreover, in the highest dose, DTDS inhibited δ-ALA-D activity. By contrast, neither Na+, K+-ATPase activity nor antioxidant defenses were altered in the brain of rats exposed to DTDS. In conclusion, the interaction with thiol groups of sulfhydryl enzymes seems to mediate the inhibitory effect of DTDS against δ-ALA-D and Na+, K+-ATPase activities in vitro. Furthermore, in the administered doses, DTDS causes cerebral and systemic toxicity in rats. Although other studies are necessary to give more information about this specific compound, our findings contribute to the knowledge on the toxicology of DTDS, a compound with pharmacological properties. / O composto 2,2 -disseleneto de ditienila (DSDT), um composto orgânico de selênio com grupamento tiofeno, fora comprovado como um promissor antioxidante in vitro e in vivo, assim como um agente antifúngico e antimicrobiano. Entretanto, sua toxicidade ainda não fora avaliada, representando um importante ponto a ser investigado. O objetivo deste estudo foi avaliar se o DSDT apresenta potencial toxicidade in vitro ou in vivo. Para este fim, a atividade de enzimas sulfidrílicas, como δ-aminolevulato desidratase (δ-ALA-D) e Na+, K+-ATPase fora testada para predizer a toxicidade in vitro do DSDT em homogeneizado de cérebro de ratos, bem como a sua atividade tipo-tiol oxidase. Em outra seção de experimentos, o DSDT foi administrado em ratos (50 ou 100 mg/kg; oralmente) com o intuito de determinar parâmetros toxicológicos in vivo. Amostras de plasma foram retiradas para dosagem dos parâmetros bioquímicos: atividade das enzimas alanina (ALT) e aspartato (AST) aminotrasferase e níveis de ureia e creatinina. Além disso, em homogeneizado de cérebro foram dosadas a atividade das enzimas δ-ALA-D e Na+, K+-ATPase, assim como os níveis de peroxidação lipídica e as defesas antioxidantes (atividade das enzimas catalase e superóxido dismutase e níveis de ácido ascórbico e glutationa reduzida). O composto DSDT inibiu in vitro, tanto a atividade da δ-ALA-D quanto da Na+, K+-ATPase (IC50 2μM e 17μM, respectivamente). O efeito inibitório do DSDT sobre a atividade das enzimas δ-ALA-D e Na+, K+-ATPase foi restaurado pelo ditiol ditiotreitol. Adicionalmente, DSDT (5-25μM) apresentou atividade do tipo-tiol oxidase. In vivo, o DSDT (50 e 100 mg/kg) causou uma diminuição no consumo de comida e água e perda de peso corporal, evidenciando toxicidade sistêmica, causando inclusive morte de ratos. Quando administrado na dose de 100 mg/kg, DSDT diminui os níveis de ureia e aumentou a atividade plasmática da ALT e da AST. Os níveis de peroxidação lipídica encontraram-se aumentados em ambas as doses administradas. Na maior dose, o DSDT inibiu a atividade da δ-ALA-D. Em contrapartida, nem a atividade da Na+, K+-ATPase nem as defesas antioxidantes foram alteradas no cérebro de ratos expostos ao DSDT. Em conclusão, a interação com grupos tióis de enzimas sulfidrílicas parece mediar o efeito inibitório do DSDT em relação a atividade da δ-ALA-D e da Na+, K+-ATPase in vitro. Além disso, nas doses administradas, o DSDT induz toxicidade cerebral e sistêmica em ratos. Embora outros estudos sejam necessários para fornecer mais informações sobre este composto em específico, estes dados contribuem para o conhecimento sobre a toxicologia do DSDT, um composto com propriedades farmacológicas.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Organoselenium compounds have been proposed as potential pharmacological agents in the treatment of diseases associated with the oxidative stress. Particularly, ebselen and diphenyl diselenide has been demonstrated as potential antioxidant agents in a variety of experimental models. Thus, the aims of the present study were: to evaluate the effect of ebselen and diphenyl diselenide, as well as, their combination with guanosine on the oxidative stress induced by glutamate in different regions of rat brains (article 1), to test the effects of diphenyl diselenide on mitochondrial dysfunction induced by methylmercury (MeHg) in rat s liver slices (manuscript 1), and investigate the effects of MeHg (5 mg/ kg/ day, i.g.) and/ or diphenyl diselenide (1 mg/ kg /day, i.p.) on mitochondrial dysfunction, thioredoxin reductase (TrxR) activity, mercury levels and locomotor activity after 21 days of treatment in rats (manuscript 2). In article 1, the organoselenium compounds (ebselen and diphenyl diselenide) and guanosine were able to reduce the glutamate-induced reactive oxygen species (ROS) production in cortex, striatum and hippocampus of rat when used isolated or in combination. Guanosine also prevented glutamate uptake in the regions of rat brains tested. The combination of guanosine with organoselenium compounds was more effective against glutamate-induced ROS production than the individual compounds alone. The results in manuscript 1, show that diphenyl diselenide, at low concentrations (0.5 μM), protected against the MeHg-induced mitochondrial dysfunction in liver slices, which may be associated with the interaction between diphenyl diselenide s selenol intermediate and MeHg, with the formation of inert complex(es), as well as, with the antioxidant properties of the selenophenol intermediate. In manuscript 2, it was observed that diphenyl deiselenide protected against thiol depletion by MeHg in cerebral and hepatic mitochondria, but it didn t prevent the mitochondrial dysfunction induced by MeHg in brain and liver, nor protected from TrxR activity inhibition by MeHg in brain, liver and kidney. Moreover, the co-treatment with MeHg and diphenyl diselenide caused an increase in mercury deposition in brain and liver, increased the motor deficits and the loss of body weight. Taken together, the results present here reinforce the central role of the mitochondrial dysfunction on the toxicity induced by MeHg both in vivo and in vitro, and the role of TrxR as a molecular target for MeHg in rats. Moreover, the results indicate that organoselenium compounds, such as ebselen and diphenyl diselenide, are promising agents against the oxidative damage induced by both glutamate and MeHg in vitro, however, caution must be taken on the extrapolation of these results to in vivo situations, since the co-treatment with diphenyl diselenide and MeHg increased the neurotoxicity in rats. . / Os compostos orgânicos de selênio têm sido propostos como potenciais agentes farmacológicos para o tratamento de patologias associadas ao estresse oxidativo. Em particular, o disseleneto de difenila e o ebselen têm sido demonstrados como potentes agentes antioxidantes em uma variedade de modelos experimentais. Dessa forma, os objetivos do presente estudo foram: avaliar os efeitos do ebselen e do disseleneto de difenila, bem como, da sua combinação com a guanosina, sobre o estresse oxidativo induzido por glutamato em diferentes regiões do cérebro de rato (artigo 1); testar os efeitos do disseleneto de difenila frente à disfunção mitocondrial induzida por metilmercúrio (MeHg) em fatias de fígado de rato (manuscrito 1); e investigar os efeitos do MeHg (5 mg/ kg/ dia, i.g.) e/ ou disseleneto de difenila (1 mg/ kg /dia, i.p.) sobre a disfunção mitocondrial, a atividade da tioredoxina redutase (TrxR), os níveis de mercúrio, e a atividade locomotora após 21 dias de tratamento em ratos (manuscrito 2). No artigo 1 foi observado que os compostos orgânicos de selênio (ebselen e disseleneto de difenila) e a guanosina foram capazes de reduzir a produção de espécies reativas de oxigênio (EROS) induzida por glutamato em fatias de córtex, estriado e hipocampo de rato quando usados isolados ou combinados. A guanosina também preveniu a inibição da captação de glutamato nas regiões do cérebro testadas. A combinação dos compostos orgânicos de selênio com a guanosina foi mais efetiva na proteção contra a produção de EROS induzida por glutamato do que cada composto separadamente. Os resultados do manuscrito 1 mostram que o disseleneto de difenila na concentração mais baixa (0,5 μM) preveniu contra a disfunção mitocondrial induzida por MeHg em fatias de fígado de rato, a qual pode estar associada com a interação do intermediário selenol do disseleneto de difenila com o MeHg formando um complexo inerte, bem como com as propriedades antioxidantes do intermediário selenofenol. No manuscrito 2, foi observado que o co-tratamento com disseleneto de difenila protegeu contra a depleção de tióis pelo MeHg em mitocôndrias de cérebro e fígado de rato mas, não preveniu a disfunção mitocondrial cerebral e hepática induzida por MeHg, nem protegeu contra a inibição da atividade da TrxR por MeHg em cérebro, fígado e rim. Além disso, o co-tratamento com disseleneto de difenila causou um maior acúmulo de Hg no cérebro e fígado, e aumentou os déficits motores e a perda de peso corporal. Em conjunto, os resultados apresentados aqui reforçam o papel central da disfunção mitocondrial na toxicidade induzida pelo MeHg tanto in vitro quanto in vivo e o papel da TrxR como um alvo molecular para o MeHg em ratos. Além disso, os resultados indicam que os compostos orgânicos de selênio, como o ebselen e o disseleneto de difenila, são agentes promissores contra o dano oxidativo induzido tanto por glutamato quanto por MeHg in vitro, no entanto deve-se ter muita cautela ao extrapolar estes resultados para situações in vivo, uma vez que o co-tratamento com disseleneto de difenila e MeHg aumentou a neurotoxicidade em ratos. .

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Depression is a serious, recurrent and incapacitating psychiatric condition with a heavy social burden. The pharmacological approach to this disorder employs therapy with antidepressant drugs, which have side effects and numerous limitations. In view of the promising pharmacological properties of containing-selenium molecules, this study evaluated the effect of 3-(4-fluorophenylselenyl)-2,5-diphenylselenophene (DPS) in the mouse forced swim test (FST) and tail suspension test (TST), two models predictive of depressant activity. Since serotonin (5-HT) plays an important role in the pathophysiology of depressive disorders, the involvement of serotonergic system and 5-HT receptors in the action caused by DPS was studied. The antidepressant-like action of combined treatment with subeffective doses of both DPS plus paroxetine, a selective serotonin reuptake inhibitor (SSRI) was investigated. Further, we verified the possible mechanism responsible for antidepressant-like action of DPS. The results showed that DPS (50 and 100 mg/kg, p.o.) significantly reduced the immobility time during the FST and TST, without accompanying changes in ambulation when assessed in the open-field test. The anti-immobility effect of DPS (50 mg/kg, i.g.) in the FST was prevented by pretreatment of mice with pCPA (p-chlorophenylalanine; an inhibitor of 5-HT synthesis, 100 mg/kg, i.p., once a day for 4 consecutive days,), WAY 100635 (N-[2- [4-(2-methoxyphenyl)-1-piperazinyl]ethyl]-N-2-pyridinylcyclohexane carboxamide; 0.1 mg/kg, s.c., a selective 5-HT1A receptor antagonist), ritanserin (1 mg/kg, i.p., a 5-HT2 receptor antagonist) or ondansetron (1 mg/kg, i.p., a 5-HT3 receptor antagonist). Combined treatment with paroxetine and DPS reduced the immobility time in the FST. DPS at the dose of 50 mg/kg did not produce any change in the cerebral activity of monoamine oxidase subtypes (MAO-A or MAO-B). DPS at the dose of 50 mg/kg inhibited significantly 5-HT uptake in mouse brain synaptosomes. These results suggest that DPS produced an antidepressant-like action in the mouse FST and TST and this action seems most likely to be mediated through an interaction with serotonergic system, particularly by 5-HT reuptake inhibition. / A depressão é uma doença grave, recorrente e uma condição psiquiátrica incapacitante que gera pesados custos sociais. A abordagem farmacológica dessa desordem é feita por meio do emprego de antidepressivos, os quais apresentam efeitos adversos e numerosas limitações. Tendo em vista as promissoras propriedades farmacológicas das moléculas contendo selênio, este estudo avaliou o efeito do 3-(4-fluorofenilselenil)-2,5-difenilselenofeno (DPS) no teste do nado forçado (TNF) e no teste da suspensão da cauda (TSC) em camundongos, dois modelos preditivos de comportamento depressivo. Uma vez que a serotonina (5-HT) desempenha um importante papel na patofisiologia dos transtornos depressivos, o envolvimento do sistema serotoninérgico e dos receptores de 5-HT na ação desenvolvida pelo DPS foi estudado. A ação do tipo antidepressiva do tratamento combinado com doses subefetivas de DPS e paroxetina, um inibidor seletivo da recaptação de serotonina (ISRS) foi investigada. Além disso, o possível mecanismo responsável pela ação do tipo antidepressiva do DPS também foi verificado. Os resultados mostram que o DPS (50 e 100 mg/kg) reduziu significativamente o tempo de imobilidade durante os TSC e TNF, sem causar alterações na atividade locomotora no teste do campo aberto (TCA). O efeito anti-imobilidade do DPS (50 mg/kg, i.g.) no TNF foi prevenido pelo pré-tratamento dos animais com pCPA (p-clorofenilalanina; 100 mg/kg, i.p., administrado uma vez ao dia durante 4 dias consecutivos, um inibidor da síntese de serotonina), WAY 100635 (N-[2-[4-(2-metoxifenil)-1-piperazinil]etil]-N-2- piridinilciclohexano carboxamida; 0,1 mg/kg, s.c., um antagonista seletivo de receptores 5- HT1A), ritanserina (1 mg/kg, i.p., um antagonista seletivo de receptores 5-HT2) ou ondansetrona (1 mg/kg, i.p., um antagonista seletivo de receptores 5-HT3). O tratamento combinado com paroxetina e DPS reduziu o tempo de imobilidade no TNF. O DPS na dose de 50 mg/kg não produziu nenhuma alteração na atividade dos subtipos da monoamino oxidase (MAO-A e MAO-B) cerebral. O DPS na dose de 50 mg/kg inibiu significantemente a captação de 5-HT em sinaptossoma de cérebro de camundongos. Esses resultados sugerem que o DPS produziu uma ação do tipo antidepressiva no TSC e no TNF em camundongos e esta ação parece ser mediada por uma interação com o sistema serotoninérgico, particularmente por uma inibição da recaptação de 5-HT.