Thesis (M.S.)--University of Wisconsin--Madison. / Typescript. eContent provider-neutral record in process. Description based on print version record. Includes bibliographical references (leaves 63-66).

Pacientes que sobrevivem a uma parada cardíaca ou a um AVE demonstram uma alta incidência de prejuízos neurológicos como resultado do dano neuronal isquêmico tardio. Uma intervenção farmacológica apropriada durante a janela terapêutica entre o recomeço do fluxo sanguíneo normal e o início do dano neuronal seria de grande benefício, porém as abordagens experimentais atuais são limitadas neste sentido. Ao longo da última década, dados provenientes de muitos estudos apoiam a ideia que estrógenos promovem efeitos neuroprotetores em uma variedade de doenças neurodegenerativas, incluindo a isquemia cerebral global. O potente hormônio feminino 17-β-estradiol (E2) é neuroprotetor em uma variedade de modelos celulares e animais de isquemia, contudo os paraefeitos inerentes a sua terapêutica não permitem seu uso em larga escala. Considerando a estrutura e mecanismo de ação similares dos fitoestrogênios no SNC, o objetivo deste estudo foi verificar os efeitos neuroprotetores de coumestrol, um potente isoflavonóide com alta afinidade de ligação por ambos os receptores de estrogênio (ERs) e alto potencial antioxidante, contra a neurodegeneração geralmente encontrada em eventos isquêmicos. Nós demonstramos aqui que coumestrol foi hábil em resgatar a morte neuronal na subárea CA1 hipocampal induzida pela isquemia global em ratas fêmeas em uma avaliação de sobrevivência celular, incluindo 24h pós-isquemia, e que esta neuroproteção parece ser mediada através dos ERs. Em um próximo passo, avaliamos se a pré-administração de coumestrol poderia reverter a atividade da bomba de Na+/K+-ATPase, cuja atividade se encontra prejudicada após insultos isquêmicos, e se sua ação seria igualmente efetiva quando administrado em ratos machos. A análise demonstrou que coumestrol foi eficiente em restaurar a atividade da Na+/K+-ATPase em todos os tempos avaliados, incluindo 24h pós-isquemia. A efetividade em prevenir a morte neuronal em ratos machos foi igualmente observada em todos os tempos de administração, incluindo 24h pós-isquemia. As correspondências neuroprotetoras no tempo de 24h na neuroproteção sugerem um possível mecanismo pelo qual coumestrol possa estar agindo para promover neuroproteção em longo prazo. Sabendo que a morte neuronal tardia na isquemia global está associada com a redução na expressão de GluR2 na região CA1 pouco antes do início da morte celular, examinamos o possível papel de coumestrol na expressão de GluR2 em camundongos machos em três diferentes tempos pós-isquemia. O evento isquêmico reduziu os níveis proteicos de GluR2 hipocampais em todos os tempos avaliados e o tratamento com coumestrol foi efetivo em prevenir essa redução. Adicionalmente, estando consciente que a excitotoxicidade é um dos mecanismos celulares ligados à neurodegeneração associada à isquemia, buscou-se determinar se coumestrol poderia promover neuroproteção in vitro, contra a excitotoxicidade induzida por NMDA em culturas neuronais hipocampais. Nós observamos que coumestrol promoveu neuroproteção, porém somente quando sua administração foi perto do evento excitotóxico. Atribuímos esta inabilidade em conferir neuroproteção em longo prazo devido à presença do inibidor de células gliais presente na cultura neuronal, que limita a proliferação glial em 10% ou menos, sugerindo o sistema glial como um importante coadjuvante no contexto da neuroproteção em longo prazo conferida por coumestrol. Estendendo nossa investigação para uma avaliação comportamental, examinamos se coumestrol poderia ser igualmente eficaz em prevenir os déficits de memória presentes após um insulto isquêmico. A análise histológica confirmou a neuroproteção promovida pela administração de coumestrol como esperado, e sua terapêutica foi bem sucedida em reverter os déficits de memória promovidos pela isquemia global. Portanto, esses resultados coletivos indicam que coumestrol desperta novas perspectivas dentro da terapêutica da isquemia global e abre novas possibilidades na investigação no contexto dos acidentes vasculares encefálicos. / Patients who survive cardiac arrest or stroke demonstrate a high incidence of neurological impairment as a result of delayed ischemic neuronal damage. Proper pharmacological intervention during the therapeutic window between the resumption of normal blood flow and the onset of neuronal damage would be of great benefit, but the current experimental approaches have yielded only limited success. Over the last decade, data from many studies support the idea that estrogens provide neuroprotective effects in a variety of neurodegenerative diseases, including cerebral global ischemia. The potent feminizing hormone 17-β-estradiol (E2) is neuroprotective in a host of cell and animal models of stroke, however the side effects inherent its therapeutics doesn’t allow its use in a large scale. Considering the similar structure of phytoestrogens and its similar actions within the CNS, the aim of this study was verify the neuroprotective effects of coumestrol, a potent isoflavonoid with high binding affinities for both estrogen receptors (ERs) and significant antioxidant activity, against neurodegeneration usually observed in global ischemic events. We demonstrate here that coumestrol was able to rescue neuronal death in the hippocampal CA1 subfield induced by global ischemia in female rats in a cell survival evaluation, including 24h after ischemia, and its neuroprotective actions seems to be through the ERs. In a next step, we evaluated if coumestrol pre-administration could rescue the Na+/K+-ATPase activity that is found severely impaired after ischemic insults, and if its administration would be equally neuroprotective in male rats. The analysis showed that coumestrol was able to reverse the Na+/K+-ATPase activity in all times of evaluation, including 24h after ischemia. The effectiveness in preventing neuronal death in male rats was also observed in all time-points evaluated, including 24h after ischemia. These two 24h correspondence in neuroprotection suggests one possible mechanism by which coumestrol could be acting to afford neuroprotection in a long term. Knowing that the delayed neuronal death in global ischemia is associated with a reduced GluR2 expression in CA1 hippocampal field just before the cell death onset, we examined the possible role of coumestrol at the level of GluR2 expression of male mice in three different time-points after ischemia. The ischemic event induced high suppression of GluR2 in all evaluated times and coumestrol pre-treatment was able in preventing this reduction. In addition, being aware that excitotoxicity is one of the cellular mechanisms linked to cerebral ischemic neurodegeneration, we sought to determine if coumestrol could be neuroprotective in vitro as well, against a NMDA-induced excitotoxicity in hippocampal neuronal culture. We observed that coumestrol was skilled to afford neuroprotection only when its administration was next to the excitotoxic event. We attribute this longest reach inability of neuroprotection due the glial inhibitor present in the neuronal culture, which limits the glial cells proliferation in 10% or less, suggesting the glial system as an important adjuvant in the context of the coumestrol longer therapeutic window. Extending our investigation in a behavior assessment, we examined if the coumestrol could be also virtuous in preventing the memory deficits present after an ischemic insult. The histological analysis confirmed the reduction in neuronal loss afforded by coumestrol administration as expected, and its pre ischemic administration was able to rescue the memory impairment promoted by the global ischemia. Therefore, our collective results indicate that coumestrol spread new perspectives in the context of global ischemia therapeutics and unlock new possibilities for the stroke investigation.

Pacientes que sobrevivem a uma parada cardíaca ou a um AVE demonstram uma alta incidência de prejuízos neurológicos como resultado do dano neuronal isquêmico tardio. Uma intervenção farmacológica apropriada durante a janela terapêutica entre o recomeço do fluxo sanguíneo normal e o início do dano neuronal seria de grande benefício, porém as abordagens experimentais atuais são limitadas neste sentido. Ao longo da última década, dados provenientes de muitos estudos apoiam a ideia que estrógenos promovem efeitos neuroprotetores em uma variedade de doenças neurodegenerativas, incluindo a isquemia cerebral global. O potente hormônio feminino 17-β-estradiol (E2) é neuroprotetor em uma variedade de modelos celulares e animais de isquemia, contudo os paraefeitos inerentes a sua terapêutica não permitem seu uso em larga escala. Considerando a estrutura e mecanismo de ação similares dos fitoestrogênios no SNC, o objetivo deste estudo foi verificar os efeitos neuroprotetores de coumestrol, um potente isoflavonóide com alta afinidade de ligação por ambos os receptores de estrogênio (ERs) e alto potencial antioxidante, contra a neurodegeneração geralmente encontrada em eventos isquêmicos. Nós demonstramos aqui que coumestrol foi hábil em resgatar a morte neuronal na subárea CA1 hipocampal induzida pela isquemia global em ratas fêmeas em uma avaliação de sobrevivência celular, incluindo 24h pós-isquemia, e que esta neuroproteção parece ser mediada através dos ERs. Em um próximo passo, avaliamos se a pré-administração de coumestrol poderia reverter a atividade da bomba de Na+/K+-ATPase, cuja atividade se encontra prejudicada após insultos isquêmicos, e se sua ação seria igualmente efetiva quando administrado em ratos machos. A análise demonstrou que coumestrol foi eficiente em restaurar a atividade da Na+/K+-ATPase em todos os tempos avaliados, incluindo 24h pós-isquemia. A efetividade em prevenir a morte neuronal em ratos machos foi igualmente observada em todos os tempos de administração, incluindo 24h pós-isquemia. As correspondências neuroprotetoras no tempo de 24h na neuroproteção sugerem um possível mecanismo pelo qual coumestrol possa estar agindo para promover neuroproteção em longo prazo. Sabendo que a morte neuronal tardia na isquemia global está associada com a redução na expressão de GluR2 na região CA1 pouco antes do início da morte celular, examinamos o possível papel de coumestrol na expressão de GluR2 em camundongos machos em três diferentes tempos pós-isquemia. O evento isquêmico reduziu os níveis proteicos de GluR2 hipocampais em todos os tempos avaliados e o tratamento com coumestrol foi efetivo em prevenir essa redução. Adicionalmente, estando consciente que a excitotoxicidade é um dos mecanismos celulares ligados à neurodegeneração associada à isquemia, buscou-se determinar se coumestrol poderia promover neuroproteção in vitro, contra a excitotoxicidade induzida por NMDA em culturas neuronais hipocampais. Nós observamos que coumestrol promoveu neuroproteção, porém somente quando sua administração foi perto do evento excitotóxico. Atribuímos esta inabilidade em conferir neuroproteção em longo prazo devido à presença do inibidor de células gliais presente na cultura neuronal, que limita a proliferação glial em 10% ou menos, sugerindo o sistema glial como um importante coadjuvante no contexto da neuroproteção em longo prazo conferida por coumestrol. Estendendo nossa investigação para uma avaliação comportamental, examinamos se coumestrol poderia ser igualmente eficaz em prevenir os déficits de memória presentes após um insulto isquêmico. A análise histológica confirmou a neuroproteção promovida pela administração de coumestrol como esperado, e sua terapêutica foi bem sucedida em reverter os déficits de memória promovidos pela isquemia global. Portanto, esses resultados coletivos indicam que coumestrol desperta novas perspectivas dentro da terapêutica da isquemia global e abre novas possibilidades na investigação no contexto dos acidentes vasculares encefálicos. / Patients who survive cardiac arrest or stroke demonstrate a high incidence of neurological impairment as a result of delayed ischemic neuronal damage. Proper pharmacological intervention during the therapeutic window between the resumption of normal blood flow and the onset of neuronal damage would be of great benefit, but the current experimental approaches have yielded only limited success. Over the last decade, data from many studies support the idea that estrogens provide neuroprotective effects in a variety of neurodegenerative diseases, including cerebral global ischemia. The potent feminizing hormone 17-β-estradiol (E2) is neuroprotective in a host of cell and animal models of stroke, however the side effects inherent its therapeutics doesn’t allow its use in a large scale. Considering the similar structure of phytoestrogens and its similar actions within the CNS, the aim of this study was verify the neuroprotective effects of coumestrol, a potent isoflavonoid with high binding affinities for both estrogen receptors (ERs) and significant antioxidant activity, against neurodegeneration usually observed in global ischemic events. We demonstrate here that coumestrol was able to rescue neuronal death in the hippocampal CA1 subfield induced by global ischemia in female rats in a cell survival evaluation, including 24h after ischemia, and its neuroprotective actions seems to be through the ERs. In a next step, we evaluated if coumestrol pre-administration could rescue the Na+/K+-ATPase activity that is found severely impaired after ischemic insults, and if its administration would be equally neuroprotective in male rats. The analysis showed that coumestrol was able to reverse the Na+/K+-ATPase activity in all times of evaluation, including 24h after ischemia. The effectiveness in preventing neuronal death in male rats was also observed in all time-points evaluated, including 24h after ischemia. These two 24h correspondence in neuroprotection suggests one possible mechanism by which coumestrol could be acting to afford neuroprotection in a long term. Knowing that the delayed neuronal death in global ischemia is associated with a reduced GluR2 expression in CA1 hippocampal field just before the cell death onset, we examined the possible role of coumestrol at the level of GluR2 expression of male mice in three different time-points after ischemia. The ischemic event induced high suppression of GluR2 in all evaluated times and coumestrol pre-treatment was able in preventing this reduction. In addition, being aware that excitotoxicity is one of the cellular mechanisms linked to cerebral ischemic neurodegeneration, we sought to determine if coumestrol could be neuroprotective in vitro as well, against a NMDA-induced excitotoxicity in hippocampal neuronal culture. We observed that coumestrol was skilled to afford neuroprotection only when its administration was next to the excitotoxic event. We attribute this longest reach inability of neuroprotection due the glial inhibitor present in the neuronal culture, which limits the glial cells proliferation in 10% or less, suggesting the glial system as an important adjuvant in the context of the coumestrol longer therapeutic window. Extending our investigation in a behavior assessment, we examined if the coumestrol could be also virtuous in preventing the memory deficits present after an ischemic insult. The histological analysis confirmed the reduction in neuronal loss afforded by coumestrol administration as expected, and its pre ischemic administration was able to rescue the memory impairment promoted by the global ischemia. Therefore, our collective results indicate that coumestrol spread new perspectives in the context of global ischemia therapeutics and unlock new possibilities for the stroke investigation.

Pacientes que sobrevivem a uma parada cardíaca ou a um AVE demonstram uma alta incidência de prejuízos neurológicos como resultado do dano neuronal isquêmico tardio. Uma intervenção farmacológica apropriada durante a janela terapêutica entre o recomeço do fluxo sanguíneo normal e o início do dano neuronal seria de grande benefício, porém as abordagens experimentais atuais são limitadas neste sentido. Ao longo da última década, dados provenientes de muitos estudos apoiam a ideia que estrógenos promovem efeitos neuroprotetores em uma variedade de doenças neurodegenerativas, incluindo a isquemia cerebral global. O potente hormônio feminino 17-β-estradiol (E2) é neuroprotetor em uma variedade de modelos celulares e animais de isquemia, contudo os paraefeitos inerentes a sua terapêutica não permitem seu uso em larga escala. Considerando a estrutura e mecanismo de ação similares dos fitoestrogênios no SNC, o objetivo deste estudo foi verificar os efeitos neuroprotetores de coumestrol, um potente isoflavonóide com alta afinidade de ligação por ambos os receptores de estrogênio (ERs) e alto potencial antioxidante, contra a neurodegeneração geralmente encontrada em eventos isquêmicos. Nós demonstramos aqui que coumestrol foi hábil em resgatar a morte neuronal na subárea CA1 hipocampal induzida pela isquemia global em ratas fêmeas em uma avaliação de sobrevivência celular, incluindo 24h pós-isquemia, e que esta neuroproteção parece ser mediada através dos ERs. Em um próximo passo, avaliamos se a pré-administração de coumestrol poderia reverter a atividade da bomba de Na+/K+-ATPase, cuja atividade se encontra prejudicada após insultos isquêmicos, e se sua ação seria igualmente efetiva quando administrado em ratos machos. A análise demonstrou que coumestrol foi eficiente em restaurar a atividade da Na+/K+-ATPase em todos os tempos avaliados, incluindo 24h pós-isquemia. A efetividade em prevenir a morte neuronal em ratos machos foi igualmente observada em todos os tempos de administração, incluindo 24h pós-isquemia. As correspondências neuroprotetoras no tempo de 24h na neuroproteção sugerem um possível mecanismo pelo qual coumestrol possa estar agindo para promover neuroproteção em longo prazo. Sabendo que a morte neuronal tardia na isquemia global está associada com a redução na expressão de GluR2 na região CA1 pouco antes do início da morte celular, examinamos o possível papel de coumestrol na expressão de GluR2 em camundongos machos em três diferentes tempos pós-isquemia. O evento isquêmico reduziu os níveis proteicos de GluR2 hipocampais em todos os tempos avaliados e o tratamento com coumestrol foi efetivo em prevenir essa redução. Adicionalmente, estando consciente que a excitotoxicidade é um dos mecanismos celulares ligados à neurodegeneração associada à isquemia, buscou-se determinar se coumestrol poderia promover neuroproteção in vitro, contra a excitotoxicidade induzida por NMDA em culturas neuronais hipocampais. Nós observamos que coumestrol promoveu neuroproteção, porém somente quando sua administração foi perto do evento excitotóxico. Atribuímos esta inabilidade em conferir neuroproteção em longo prazo devido à presença do inibidor de células gliais presente na cultura neuronal, que limita a proliferação glial em 10% ou menos, sugerindo o sistema glial como um importante coadjuvante no contexto da neuroproteção em longo prazo conferida por coumestrol. Estendendo nossa investigação para uma avaliação comportamental, examinamos se coumestrol poderia ser igualmente eficaz em prevenir os déficits de memória presentes após um insulto isquêmico. A análise histológica confirmou a neuroproteção promovida pela administração de coumestrol como esperado, e sua terapêutica foi bem sucedida em reverter os déficits de memória promovidos pela isquemia global. Portanto, esses resultados coletivos indicam que coumestrol desperta novas perspectivas dentro da terapêutica da isquemia global e abre novas possibilidades na investigação no contexto dos acidentes vasculares encefálicos. / Patients who survive cardiac arrest or stroke demonstrate a high incidence of neurological impairment as a result of delayed ischemic neuronal damage. Proper pharmacological intervention during the therapeutic window between the resumption of normal blood flow and the onset of neuronal damage would be of great benefit, but the current experimental approaches have yielded only limited success. Over the last decade, data from many studies support the idea that estrogens provide neuroprotective effects in a variety of neurodegenerative diseases, including cerebral global ischemia. The potent feminizing hormone 17-β-estradiol (E2) is neuroprotective in a host of cell and animal models of stroke, however the side effects inherent its therapeutics doesn’t allow its use in a large scale. Considering the similar structure of phytoestrogens and its similar actions within the CNS, the aim of this study was verify the neuroprotective effects of coumestrol, a potent isoflavonoid with high binding affinities for both estrogen receptors (ERs) and significant antioxidant activity, against neurodegeneration usually observed in global ischemic events. We demonstrate here that coumestrol was able to rescue neuronal death in the hippocampal CA1 subfield induced by global ischemia in female rats in a cell survival evaluation, including 24h after ischemia, and its neuroprotective actions seems to be through the ERs. In a next step, we evaluated if coumestrol pre-administration could rescue the Na+/K+-ATPase activity that is found severely impaired after ischemic insults, and if its administration would be equally neuroprotective in male rats. The analysis showed that coumestrol was able to reverse the Na+/K+-ATPase activity in all times of evaluation, including 24h after ischemia. The effectiveness in preventing neuronal death in male rats was also observed in all time-points evaluated, including 24h after ischemia. These two 24h correspondence in neuroprotection suggests one possible mechanism by which coumestrol could be acting to afford neuroprotection in a long term. Knowing that the delayed neuronal death in global ischemia is associated with a reduced GluR2 expression in CA1 hippocampal field just before the cell death onset, we examined the possible role of coumestrol at the level of GluR2 expression of male mice in three different time-points after ischemia. The ischemic event induced high suppression of GluR2 in all evaluated times and coumestrol pre-treatment was able in preventing this reduction. In addition, being aware that excitotoxicity is one of the cellular mechanisms linked to cerebral ischemic neurodegeneration, we sought to determine if coumestrol could be neuroprotective in vitro as well, against a NMDA-induced excitotoxicity in hippocampal neuronal culture. We observed that coumestrol was skilled to afford neuroprotection only when its administration was next to the excitotoxic event. We attribute this longest reach inability of neuroprotection due the glial inhibitor present in the neuronal culture, which limits the glial cells proliferation in 10% or less, suggesting the glial system as an important adjuvant in the context of the coumestrol longer therapeutic window. Extending our investigation in a behavior assessment, we examined if the coumestrol could be also virtuous in preventing the memory deficits present after an ischemic insult. The histological analysis confirmed the reduction in neuronal loss afforded by coumestrol administration as expected, and its pre ischemic administration was able to rescue the memory impairment promoted by the global ischemia. Therefore, our collective results indicate that coumestrol spread new perspectives in the context of global ischemia therapeutics and unlock new possibilities for the stroke investigation.

O coumestrol, isoflavonóide presente na alfafa (Medicago sativa L., Fabaceae), é um potente agente antioxidante e estrogênico, podendo ser empregado para fins de prevenção do envelhecimento cutâneo, bem como na reposição hormonal para mulheres pós-menopausa. A sua baixa hidrossolubilidade motivou a investigação de sua associação, em mistura física ou complexado, à b-ciclodextrina (1:1). A presente pesquisa desenvolveu e validou dois métodos analíticos (UV e CLAE) para a quantificação do coumestrol e de suas associações. A caracterização da interação entre o coumestrol e a b-ciclodextrina foi realizada por MEV, DSC, IV, RMN e modelagem molecular. Visando a sua aplicação tópica, foram realizados ensaios de permeação cutânea em pele de orelha de suínos, em células de difusão tipo Franz, de maneira intrínseca e em matriz de gel HPMC F4M. As análises de caracterização da interação indicaram a existência de complexo de inclusão tanto na mistura física como no complexo, mostrando a possibilidade de inclusão do anel A ou B do coumestrol na cavidade da b-ciclodextrina. A inclusão do anel B do coumestrol na extremidade das hidroxilas secundárias da b-ciclodextrina (borda mais larga) mostrou-se favorecida, uma vez que apresentou a menor energia. Na permeação intrínseca, a mistura física apresentou maior quantidade permeada em 8 horas (22,6 μg/cm2) e maior fluxo (3,3 μg/cm2/h) do que o coumestrol ou o complexo coumestrol:b-ciclodextrina. Já a partir do gel, o complexo coumestrol:b-ciclodextrina apresentou a maior quantia permeada (2,7 μg/cm2), bem como o maior tempo de latência que os demais. O coumestrol complexado mostrou maior solubilidade e apresentou razoável permeabilidade cutânea na forma de gel, mostrando-se promissor para aplicação tópica em pele. / Coumestrol, isoflavonoid present in alfalfa (Medicago sativa L, Fabaceae), is a potent antioxidant and estrogenic agent, which could be employed for the cutaneous aging prevention, as well as, in hormonal replacement for pos-menopausal women. Its low solubility in water gave rise to its association investigation, in physical mixture or complexed with b- cyclodextrin (1:1). The present research developed and validated two analytical methods (UV and HPLC) for the quantification of coumestrol and its associations. The characterization of the interaction between coumestrol and b-cyclodextrin was accomplished by SEM, DSC, IR, NMR and molecular modelling. Seeking the topical application, cutaneous permeation assays were accomplished in swine ear skin, in Franz type diffusion cells, in an intrinsic way and in a gel matrix of HPMC F4M. The characterization analyses indicated the existence of an inclusion compound, as much in the physical mixture as in the complex, showing the inclusion possibility of the A or B rings of coumestrol enter in the cavity of b-cyclodextrin. The inclusion of the B ring of coumestrol in the wider rim of b-cyclodextrin showed to be favorable, due to its lower energy. In the intrinsic permeation, the physical mixture presented larger amount permeated in 8 hours of study (22,6 μg/cm2) and larger flow (3,3 μg/cm2/h) than that of coumestrol or its coumestrol:b-cyclodextrin complex. With respect to the gel permeation, the complex coumestrol:b-cyclodextrin presented the higher permeation amount (2,7 μg/cm2), as well as the largest lag-time than the others. Coumestrol showed higher solubility when complexated with b-cyclodextrin and it presented reasonable cutaneous permeability in the gel form, being promising to topical application in skin.

O coumestrol, isoflavonóide presente na alfafa (Medicago sativa L., Fabaceae), é um potente agente antioxidante e estrogênico, podendo ser empregado para fins de prevenção do envelhecimento cutâneo, bem como na reposição hormonal para mulheres pós-menopausa. A sua baixa hidrossolubilidade motivou a investigação de sua associação, em mistura física ou complexado, à b-ciclodextrina (1:1). A presente pesquisa desenvolveu e validou dois métodos analíticos (UV e CLAE) para a quantificação do coumestrol e de suas associações. A caracterização da interação entre o coumestrol e a b-ciclodextrina foi realizada por MEV, DSC, IV, RMN e modelagem molecular. Visando a sua aplicação tópica, foram realizados ensaios de permeação cutânea em pele de orelha de suínos, em células de difusão tipo Franz, de maneira intrínseca e em matriz de gel HPMC F4M. As análises de caracterização da interação indicaram a existência de complexo de inclusão tanto na mistura física como no complexo, mostrando a possibilidade de inclusão do anel A ou B do coumestrol na cavidade da b-ciclodextrina. A inclusão do anel B do coumestrol na extremidade das hidroxilas secundárias da b-ciclodextrina (borda mais larga) mostrou-se favorecida, uma vez que apresentou a menor energia. Na permeação intrínseca, a mistura física apresentou maior quantidade permeada em 8 horas (22,6 μg/cm2) e maior fluxo (3,3 μg/cm2/h) do que o coumestrol ou o complexo coumestrol:b-ciclodextrina. Já a partir do gel, o complexo coumestrol:b-ciclodextrina apresentou a maior quantia permeada (2,7 μg/cm2), bem como o maior tempo de latência que os demais. O coumestrol complexado mostrou maior solubilidade e apresentou razoável permeabilidade cutânea na forma de gel, mostrando-se promissor para aplicação tópica em pele. / Coumestrol, isoflavonoid present in alfalfa (Medicago sativa L, Fabaceae), is a potent antioxidant and estrogenic agent, which could be employed for the cutaneous aging prevention, as well as, in hormonal replacement for pos-menopausal women. Its low solubility in water gave rise to its association investigation, in physical mixture or complexed with b- cyclodextrin (1:1). The present research developed and validated two analytical methods (UV and HPLC) for the quantification of coumestrol and its associations. The characterization of the interaction between coumestrol and b-cyclodextrin was accomplished by SEM, DSC, IR, NMR and molecular modelling. Seeking the topical application, cutaneous permeation assays were accomplished in swine ear skin, in Franz type diffusion cells, in an intrinsic way and in a gel matrix of HPMC F4M. The characterization analyses indicated the existence of an inclusion compound, as much in the physical mixture as in the complex, showing the inclusion possibility of the A or B rings of coumestrol enter in the cavity of b-cyclodextrin. The inclusion of the B ring of coumestrol in the wider rim of b-cyclodextrin showed to be favorable, due to its lower energy. In the intrinsic permeation, the physical mixture presented larger amount permeated in 8 hours of study (22,6 μg/cm2) and larger flow (3,3 μg/cm2/h) than that of coumestrol or its coumestrol:b-cyclodextrin complex. With respect to the gel permeation, the complex coumestrol:b-cyclodextrin presented the higher permeation amount (2,7 μg/cm2), as well as the largest lag-time than the others. Coumestrol showed higher solubility when complexated with b-cyclodextrin and it presented reasonable cutaneous permeability in the gel form, being promising to topical application in skin.

O coumestrol, isoflavonóide presente na alfafa (Medicago sativa L., Fabaceae), é um potente agente antioxidante e estrogênico, podendo ser empregado para fins de prevenção do envelhecimento cutâneo, bem como na reposição hormonal para mulheres pós-menopausa. A sua baixa hidrossolubilidade motivou a investigação de sua associação, em mistura física ou complexado, à b-ciclodextrina (1:1). A presente pesquisa desenvolveu e validou dois métodos analíticos (UV e CLAE) para a quantificação do coumestrol e de suas associações. A caracterização da interação entre o coumestrol e a b-ciclodextrina foi realizada por MEV, DSC, IV, RMN e modelagem molecular. Visando a sua aplicação tópica, foram realizados ensaios de permeação cutânea em pele de orelha de suínos, em células de difusão tipo Franz, de maneira intrínseca e em matriz de gel HPMC F4M. As análises de caracterização da interação indicaram a existência de complexo de inclusão tanto na mistura física como no complexo, mostrando a possibilidade de inclusão do anel A ou B do coumestrol na cavidade da b-ciclodextrina. A inclusão do anel B do coumestrol na extremidade das hidroxilas secundárias da b-ciclodextrina (borda mais larga) mostrou-se favorecida, uma vez que apresentou a menor energia. Na permeação intrínseca, a mistura física apresentou maior quantidade permeada em 8 horas (22,6 μg/cm2) e maior fluxo (3,3 μg/cm2/h) do que o coumestrol ou o complexo coumestrol:b-ciclodextrina. Já a partir do gel, o complexo coumestrol:b-ciclodextrina apresentou a maior quantia permeada (2,7 μg/cm2), bem como o maior tempo de latência que os demais. O coumestrol complexado mostrou maior solubilidade e apresentou razoável permeabilidade cutânea na forma de gel, mostrando-se promissor para aplicação tópica em pele. / Coumestrol, isoflavonoid present in alfalfa (Medicago sativa L, Fabaceae), is a potent antioxidant and estrogenic agent, which could be employed for the cutaneous aging prevention, as well as, in hormonal replacement for pos-menopausal women. Its low solubility in water gave rise to its association investigation, in physical mixture or complexed with b- cyclodextrin (1:1). The present research developed and validated two analytical methods (UV and HPLC) for the quantification of coumestrol and its associations. The characterization of the interaction between coumestrol and b-cyclodextrin was accomplished by SEM, DSC, IR, NMR and molecular modelling. Seeking the topical application, cutaneous permeation assays were accomplished in swine ear skin, in Franz type diffusion cells, in an intrinsic way and in a gel matrix of HPMC F4M. The characterization analyses indicated the existence of an inclusion compound, as much in the physical mixture as in the complex, showing the inclusion possibility of the A or B rings of coumestrol enter in the cavity of b-cyclodextrin. The inclusion of the B ring of coumestrol in the wider rim of b-cyclodextrin showed to be favorable, due to its lower energy. In the intrinsic permeation, the physical mixture presented larger amount permeated in 8 hours of study (22,6 μg/cm2) and larger flow (3,3 μg/cm2/h) than that of coumestrol or its coumestrol:b-cyclodextrin complex. With respect to the gel permeation, the complex coumestrol:b-cyclodextrin presented the higher permeation amount (2,7 μg/cm2), as well as the largest lag-time than the others. Coumestrol showed higher solubility when complexated with b-cyclodextrin and it presented reasonable cutaneous permeability in the gel form, being promising to topical application in skin.

A atividade antiviral de compostos flavonoídicos tem sido amplamente investigada nos últimos anos. Nesse contexto, a primeira etapa da presente tese teve por objetivo avaliar a atividade anti-herpética in vitro dos principais isoflavonóides de Glycine max (soja): genisteína, daidzeína, gliciteína e cumestrol. Dentre os isoflavonóides investigados, a genisteína e o cumestrol mostraram uma interessante atividade frente aos vírus HSV-1 (cepa KOS e 29R, sensível e resistente ao aciclovir, respectivamente) e HSV-2 (cepa 333), interferindo em diferentes etapas do ciclo de replicação dos vírus. Devido à reduzida hidrossolubilidade desses isoflavonóides, foi proposta a sua incorporação em nanoemulsões de uso tópico. As formulações foram otimizadas através de um experimento fatorial completo do tipo 23 . O efeito dos fatores tipo de óleo (óleo de rícino ou miristato de isopropila), co-tensoativo iônico (oleilamina ou ácido olêico) e fosfolipídeo (DSPC ou DOPC) sobre as propriedades das nanoemulsões e a retenção da genisteína na pele de orelha suína foi investigado. Nanoemulsões compostas de miristato de isopropila/ oleilamina/DOPC apresentaram um menor diâmetro de gotícula e uma maior retenção de genisteína na pele de orelha suína enquanto que a combinação miristato de isopropila/oleilamina/DSPC mostrou o menor índice de polidispersão. A viscosidade das formulações selecionadas foi ajustada através do uso de hidroxietilcelulose visando à obtenção de produtos de uso tópico, obtendo-se hidrogéis de comportamento pseudoplástico. Na sequência, um conjunto de resultados obtidos demonstrou que a composição das formulações (especialmente o fosfolipídeo DOPC e o agente espessante hidroxietil celulose) pode influenciar a liberação e a retenção dos isoflavonóides em mucosa esofágica suína. A integridade da mucosa também desempenha um papel no aumento da permeação/retenção do cumestrol, conforme ilustrado nas imagens de microscopia confocal, utilizando vermelho do Nilo como marcador fluorescente. De maneira geral, a incorporação dos isoflavonóides nas nanoemulsões aumenta a atividade anti-herpética desses compostos in vitro. O conjunto dos resultados demonstra que as formulações desenvolvidas são potenciais carreadores de uso tópico para genisteína e cumestrol no tratamento das infecções herpéticas. / The antiviral activity of flavonoid compounds has been extensively investigated in recent years. In this context, the first step of this study was to evaluate the antiherpes activity in vitro of the main isoflavonoids of Glycine max (soybean): genistein, daidzein, glycitein and coumestrol. Among the investigated isoflavonoids, genistein and coumestrol showed interesting activity against HSV-1 (KOS and 29R strains, which are acyclovir-sensitive and acyclovir–resistant strains, respectively) and HSV-2 (333 strain), interfering at different stages of the virus replication cycle. Due to the low hydrosolubility of these isoflavonoids, their incorporation into topical nanoemulsions was proposed in this study. The formulations were optimized through a 23 full factorial design. The factors effect of oil type (castor oil or isopropyl myristate), ionic co-surfactant (oleylamine or oleic acid) and phospholipid type (DSPC or DOPC) on physicochemical properties and genistein retention into porcine ear skin was investigated. Nanoemulsions composed of isopropyl myristate/ DOPC/oleylamine showed the smaller particle size and higher genistein retention into skin, whereas the formulation composed of isopropyl myristate/DSPC/oleylamine exhibited the lower polydispersity index. The viscosity of selected formulations was adjusted with hydroxyethyl cellulose to obtain topical products, which showed nonNewtonian behavior. In sequence, a set of results showed that formulations composition (especially the phospholipid DOPC and the thickening agent hydroxyethyl cellulose) could influence the release and retention of isoflavonoids in porcine esophagus mucosa. The integrity of mucosa plays a role on the increase of coumestrol permeation/retention, according to confocal microscopy images, using Red Nile as fluorescent label. In general terms, the incorporation of isoflavonoids into nanoemulsions increases the antiherpes activity of these compounds in vitro. The overall results show that the formulations developed in this study are potential topical carriers for genistein and coumestrol in the treatment of herpes infections.

A atividade antiviral de compostos flavonoídicos tem sido amplamente investigada nos últimos anos. Nesse contexto, a primeira etapa da presente tese teve por objetivo avaliar a atividade anti-herpética in vitro dos principais isoflavonóides de Glycine max (soja): genisteína, daidzeína, gliciteína e cumestrol. Dentre os isoflavonóides investigados, a genisteína e o cumestrol mostraram uma interessante atividade frente aos vírus HSV-1 (cepa KOS e 29R, sensível e resistente ao aciclovir, respectivamente) e HSV-2 (cepa 333), interferindo em diferentes etapas do ciclo de replicação dos vírus. Devido à reduzida hidrossolubilidade desses isoflavonóides, foi proposta a sua incorporação em nanoemulsões de uso tópico. As formulações foram otimizadas através de um experimento fatorial completo do tipo 23 . O efeito dos fatores tipo de óleo (óleo de rícino ou miristato de isopropila), co-tensoativo iônico (oleilamina ou ácido olêico) e fosfolipídeo (DSPC ou DOPC) sobre as propriedades das nanoemulsões e a retenção da genisteína na pele de orelha suína foi investigado. Nanoemulsões compostas de miristato de isopropila/ oleilamina/DOPC apresentaram um menor diâmetro de gotícula e uma maior retenção de genisteína na pele de orelha suína enquanto que a combinação miristato de isopropila/oleilamina/DSPC mostrou o menor índice de polidispersão. A viscosidade das formulações selecionadas foi ajustada através do uso de hidroxietilcelulose visando à obtenção de produtos de uso tópico, obtendo-se hidrogéis de comportamento pseudoplástico. Na sequência, um conjunto de resultados obtidos demonstrou que a composição das formulações (especialmente o fosfolipídeo DOPC e o agente espessante hidroxietil celulose) pode influenciar a liberação e a retenção dos isoflavonóides em mucosa esofágica suína. A integridade da mucosa também desempenha um papel no aumento da permeação/retenção do cumestrol, conforme ilustrado nas imagens de microscopia confocal, utilizando vermelho do Nilo como marcador fluorescente. De maneira geral, a incorporação dos isoflavonóides nas nanoemulsões aumenta a atividade anti-herpética desses compostos in vitro. O conjunto dos resultados demonstra que as formulações desenvolvidas são potenciais carreadores de uso tópico para genisteína e cumestrol no tratamento das infecções herpéticas. / The antiviral activity of flavonoid compounds has been extensively investigated in recent years. In this context, the first step of this study was to evaluate the antiherpes activity in vitro of the main isoflavonoids of Glycine max (soybean): genistein, daidzein, glycitein and coumestrol. Among the investigated isoflavonoids, genistein and coumestrol showed interesting activity against HSV-1 (KOS and 29R strains, which are acyclovir-sensitive and acyclovir–resistant strains, respectively) and HSV-2 (333 strain), interfering at different stages of the virus replication cycle. Due to the low hydrosolubility of these isoflavonoids, their incorporation into topical nanoemulsions was proposed in this study. The formulations were optimized through a 23 full factorial design. The factors effect of oil type (castor oil or isopropyl myristate), ionic co-surfactant (oleylamine or oleic acid) and phospholipid type (DSPC or DOPC) on physicochemical properties and genistein retention into porcine ear skin was investigated. Nanoemulsions composed of isopropyl myristate/ DOPC/oleylamine showed the smaller particle size and higher genistein retention into skin, whereas the formulation composed of isopropyl myristate/DSPC/oleylamine exhibited the lower polydispersity index. The viscosity of selected formulations was adjusted with hydroxyethyl cellulose to obtain topical products, which showed nonNewtonian behavior. In sequence, a set of results showed that formulations composition (especially the phospholipid DOPC and the thickening agent hydroxyethyl cellulose) could influence the release and retention of isoflavonoids in porcine esophagus mucosa. The integrity of mucosa plays a role on the increase of coumestrol permeation/retention, according to confocal microscopy images, using Red Nile as fluorescent label. In general terms, the incorporation of isoflavonoids into nanoemulsions increases the antiherpes activity of these compounds in vitro. The overall results show that the formulations developed in this study are potential topical carriers for genistein and coumestrol in the treatment of herpes infections.

A atividade antiviral de compostos flavonoídicos tem sido amplamente investigada nos últimos anos. Nesse contexto, a primeira etapa da presente tese teve por objetivo avaliar a atividade anti-herpética in vitro dos principais isoflavonóides de Glycine max (soja): genisteína, daidzeína, gliciteína e cumestrol. Dentre os isoflavonóides investigados, a genisteína e o cumestrol mostraram uma interessante atividade frente aos vírus HSV-1 (cepa KOS e 29R, sensível e resistente ao aciclovir, respectivamente) e HSV-2 (cepa 333), interferindo em diferentes etapas do ciclo de replicação dos vírus. Devido à reduzida hidrossolubilidade desses isoflavonóides, foi proposta a sua incorporação em nanoemulsões de uso tópico. As formulações foram otimizadas através de um experimento fatorial completo do tipo 23 . O efeito dos fatores tipo de óleo (óleo de rícino ou miristato de isopropila), co-tensoativo iônico (oleilamina ou ácido olêico) e fosfolipídeo (DSPC ou DOPC) sobre as propriedades das nanoemulsões e a retenção da genisteína na pele de orelha suína foi investigado. Nanoemulsões compostas de miristato de isopropila/ oleilamina/DOPC apresentaram um menor diâmetro de gotícula e uma maior retenção de genisteína na pele de orelha suína enquanto que a combinação miristato de isopropila/oleilamina/DSPC mostrou o menor índice de polidispersão. A viscosidade das formulações selecionadas foi ajustada através do uso de hidroxietilcelulose visando à obtenção de produtos de uso tópico, obtendo-se hidrogéis de comportamento pseudoplástico. Na sequência, um conjunto de resultados obtidos demonstrou que a composição das formulações (especialmente o fosfolipídeo DOPC e o agente espessante hidroxietil celulose) pode influenciar a liberação e a retenção dos isoflavonóides em mucosa esofágica suína. A integridade da mucosa também desempenha um papel no aumento da permeação/retenção do cumestrol, conforme ilustrado nas imagens de microscopia confocal, utilizando vermelho do Nilo como marcador fluorescente. De maneira geral, a incorporação dos isoflavonóides nas nanoemulsões aumenta a atividade anti-herpética desses compostos in vitro. O conjunto dos resultados demonstra que as formulações desenvolvidas são potenciais carreadores de uso tópico para genisteína e cumestrol no tratamento das infecções herpéticas. / The antiviral activity of flavonoid compounds has been extensively investigated in recent years. In this context, the first step of this study was to evaluate the antiherpes activity in vitro of the main isoflavonoids of Glycine max (soybean): genistein, daidzein, glycitein and coumestrol. Among the investigated isoflavonoids, genistein and coumestrol showed interesting activity against HSV-1 (KOS and 29R strains, which are acyclovir-sensitive and acyclovir–resistant strains, respectively) and HSV-2 (333 strain), interfering at different stages of the virus replication cycle. Due to the low hydrosolubility of these isoflavonoids, their incorporation into topical nanoemulsions was proposed in this study. The formulations were optimized through a 23 full factorial design. The factors effect of oil type (castor oil or isopropyl myristate), ionic co-surfactant (oleylamine or oleic acid) and phospholipid type (DSPC or DOPC) on physicochemical properties and genistein retention into porcine ear skin was investigated. Nanoemulsions composed of isopropyl myristate/ DOPC/oleylamine showed the smaller particle size and higher genistein retention into skin, whereas the formulation composed of isopropyl myristate/DSPC/oleylamine exhibited the lower polydispersity index. The viscosity of selected formulations was adjusted with hydroxyethyl cellulose to obtain topical products, which showed nonNewtonian behavior. In sequence, a set of results showed that formulations composition (especially the phospholipid DOPC and the thickening agent hydroxyethyl cellulose) could influence the release and retention of isoflavonoids in porcine esophagus mucosa. The integrity of mucosa plays a role on the increase of coumestrol permeation/retention, according to confocal microscopy images, using Red Nile as fluorescent label. In general terms, the incorporation of isoflavonoids into nanoemulsions increases the antiherpes activity of these compounds in vitro. The overall results show that the formulations developed in this study are potential topical carriers for genistein and coumestrol in the treatment of herpes infections.