A administração sistêmica da peçonha bruta da cascavel Sul-Americana (Crotalus durissus terrificus, Cdt) induz prejuízos de memória espacial em ratos, sugerindo a ocorrência de dano hipocampal. No presente estudo, foram utilizadas técnicas In vivo e In vitro, a fim de testar os potenciais efeitos centrais do veneno de Cdt e da crotoxina (CTX), principal neurotoxina componente da peçonha bruta da serpente. Foram investigados (1) efeitos comportamentais da administração sistêmica e intrahipocampal do veneno de Cdt e da CTX envolvendo diferentes versões do labirinto aquático de Morris; (2) a morte neuronal, o curso temporal e a ação protetora do soro anticrotálico à exposição de culturas organotípicas de hipocampo a doses crescentes (0,05-1 μg/mL) do veneno bruto de Cdt e de CTX, por meio da coloração fluorescente por Iodeto de propídeo (PI) (que reflete a morte neuronal); e (3) alguns dos possíveis mecanismos fisiopatológicos do envenenamento experimental em culturas de hipocampo utilizando o antagonista de receptores AMPA de glutamato, NBQX, à administração de 0,05 μg/mL do veneno bruto de Cdt, para avaliar a possível participação do glutamato e seus receptores na morte neuronal. A administração sistêmica e intrahipocampal do veneno bruto de cascavel em ratos promoveu marcados prejuízos de memória espacial de referência e operacional. Diferentemente, a CTX promoveu prejuízos comportamentais apenas quando a administração foi intrahipocampal. As culturas expostas ao veneno bruto apresentaram dano sobretudo nas células piramidais de CA1, enquanto as culturas incubadas com CTX não apresentaram danos. Essa seletividade em relação ao CA1 foi mais proeminente nas doses baixas. O soro anticrotálico preveniu a morte neuronal quando administrado até uma hora após a exposição do veneno. O NBQX preveniu parcialmente o dano em CA1 indicando a participação de receptores AMPA de glutamato na cascata de eventos que subjazem os danos a estas células causados pela peçonha bruta de Cdt. Estes achados podem contribuir para a tanto para elucidação dos mecanismos quanto para a conduta utilizada durante o envenenamento crotálico / Systemic administration of the South American rattlesnake (Crotalus durissus terrificus, Cdt) venom in rats permanently disrupts performance in hippocampus-dependent spatial memory tasks, thus indicating the occurrence of damage to this brain area. In vivo and In vitro approaches were employed in the present study to investigate the effects of the venom and its main compound, crotoxin (CTX). We investigated (1) behavioral effects after both systemic and intrahipocampal administration of either venom or CTX in rats on performance in different versions of the Morris\' water maze task; (2) neuronal death, evaluated by the intensity of propidium iodide (PI) fluorescence (neurotoxicity of the venom and of CTX, and the protection by the antivenom, on organotypic hippocampal slice cultures, were evaluated by comparing slices exposed to venom and (1) slices treated only with vehicle - negative control - and (2) slices incubated with 1 mM glutamate - positive control for maximal neuronal death), and the time course of neurotoxic effects of 0.05-1 μg/mL of crude Cdt venom and CTX, and the Brazilian anticrotalid serum on organotypic hippocampal slice cultures; and (3) provide an initial screening of the mechanisms underlying the venom action on cultured hippocampal slices, using the AMPA receptor antagonist NBQX and the crude venom at 0.5 μg/mL dose, to test whether the neuronal damage is mediated by glutamate following the experimental envenomation. Both systemic and intrahippocampal administration of Cdt venom induces permanent disruption of spatial reference memory and spatial working memory in rats. In contrast, CTX only promoted behavioral effects when administered intrahippocampally. Slices exposed to Cdt venom, but not to CTX, exhibited substantial neuronal damage. This effect was particularly prominent in the CA1 sub-field at lower concentrations of the venom. The antivenom prevented damage when applied until 1 hour after the exposure of the venom. The NBQX partially prevented damage to CA1, thus indicating that AMPA receptors play a role in the damage caused by the Cdt venom. These findings may be helpful in the elucidation and management of rattlesnake envenomation

Apesar de fatores como o regime climático, aspectos reprodutivos e a disponibilidade de presas interferirem na atividade das serpentes, muito pouco se sabe a respeito dos mecanismos de ação desses fatores sobre a atividade. O objetivo desse estudo foi o de investigar as variações diárias e sazonais na atividade de uma população de cascavéis (Crotalus durissus), em uma área de Cerrado do Estado de São Paulo. Os dados foram obtidos a partir de capturas feitas por procura com veículo, encontros ocasionais e pelo monitoramento de indivíduos equipados com rádiostransmissores ou carretéis de linha. A atividade foi maior em dias mais quentes e mais úmidos. Os resultados revelaram que as cascavéis passam a maior parte do dia em repouso enquanto que a noite a atividade predominante é a caça. A atividade de caça foi mais freqüentemente observada na estação seca, possivelmente por coincidir com o período em que há maior necessidade metabólica provavelmente em função da reprodução. Os deslocamentos foram pouco freqüentes, especialmente na estação seca. As cascavéis apresentaram pico de atividade diária entre 18:00 e 20:59h, sendo que na estação seca concentraram sua atividade no período mais quente do dia e da noite. A atividade não respondeu às flutuações na abundância de presas capturadas em armadilhas de interceptação e queda. Os estudos sobre os movimentos estão intimamente atrelados ao conhecimento da direção, extensão e freqüência com que ocorrem os deslocamentos dos animais. Considerando que o ambiente é composto por um mosaico de microambientes, os movimentos permitem que os indivíduos explorem as porções mais adequadas às suas necessidades. O objetivo desse estudo foi descrever os deslocamentos diários e sazonais, bem como a área de uso de uma população de cascavéis, Crotalus durissus, numa área de Cerrado do Estado de São Paulo. Indivíduos de cascavéis foram monitorados por rádio-rastreamento e por carretéis de linha. Animais com maior tamanho corpóreo apresentaram tendência a realizar deslocamentos diários mais longos, distanciando-se mais do ponto inicial da captura. Não houve diferenças entre os deslocamentos médios diários e área de uso entre os sexos. A área de uso foi menor na estação chuvosa. Ambos os sexos apresentaram deslocamento real cerca de duas vezes maior do que a medida da distância em linha reta entre pontos consecutivos. Para ambos os sexos a fidelidade ao sítio foi maior na estação seca. Também nessa estação, as cascavéis apresentaram áreas de uso maiores. Aparentemente as condições climáticas da estação seca (temperatura e umidade relativa do ar mais baixas) não levaram a uma redução na atividade, mas sim a uma concentração dos deslocamentos nos períodos mais quentes do dia. A seleção e o uso do ambiente traz conseqüências diretas na taxa de ingestão de presas, sucesso reprodutivo e, no caso dos ectotérmicos, na manutenção da temperatura corpórea. O uso do ambiente depende não só de características individuais mas também da heterogeneidade do ambiente, além de fatores microclimáticos e do padrão de cobertura vegetal. No presente estudo, o uso do ambiente por indivíduos de cascavéis (Crotalus durissus) foi avaliado em um fragmento de Cerrado no estado de São Paulo. De um modo geral as cascavéis se mostraram generalistas quanto ao ambiente térmico. Entretanto, na estação chuvosa as cascavéis exibiram preferência por substratos mais frios durante o dia e mais quentes durante a noite. As cascavéis utilizaram predominantemente a superfície do solo tendo sido mais freqüentemente observadas sob arbustos. A localização das serpentes no ambiente esteve associada à presença de árvores, arbustos, substrato menos exposto e mais sombreado. Os indivíduos realizaram deslocamentos mais longos nas áreas de campo cerrado e áreas de brejo. Essa característica, aliada à baixa seletividade térmica do ambiente, pode contribuir para que as cascavéis colonizem áreas desmatadas, desde que haja um sombreamento do substrato e cobertura vegetal semelhantes aqueles encontrados em fisionomias do Cerrado. / The snake activity has been associated with climatic conditions, reproduction and prey availability. However, there is no detailed information about how those factors act on snake activity. The objective of this study was describe daily and seasonal variations in activity of a south-america rattlesnake (Crotalus durissus) population in a Cerrado fragment on state of São Paulo. Data was obtained from encounters of snakes on road survey, occasional encounters and use of radio-transmitters and thread-bobbins device. The snakes activity was higher in warmer and moister days. This study shows that rattlesnakes spend most part of the day resting and most part of the night in ambush posture (foraging). Foraging was more common on dry season, probably in function of energetic needs of reproduction. Movements was uncommon, specially on dry season. The snakes reveled a peak of activity between 18:00 and 20:59 h. Daily activity keeps concentrated to the warmest party of the day and night on dry season. There was no relation between snake activity and fluctuations on abundance of small rodents by captures on pitfall-traps. Ecological studies of movements are highly dependent on knowledge about the direction, extension, and frequency of animal movements. Since the environment is composed by a mosaic of microhabitats, movements allow individuals to explore portions of the environment that are more adequate to their needs. The purpose of this study was to describe daily and seasonal movements and the habitat use for a population of the South American rattlesnake, Crotalus durissus. The population studied inhabit a Cerrado area in the state of São Paulo, southeastern Brazil. Snakes were tracked with radio transmitters and thread-bobbins. Larger animals tended to show longer daily movements, moving farther from the initial site of capture. There were no differences in average daily movements and home-range sizes between sexes. Both sexes moved distances twice longer than that calculated by drawing a strait line between consecutive points. Site fidelity was higher in the dry season for both sexes. During the dry season, home-range was larger when compared to the wet season. Weather conditions during the dry season, such as low temperature and low air humidity, did not seem to cause a reduction in snake activity, but a concentration of movements during the warmest periods of the day Habitat use and habitat selection affects individual food intake, reproductive fitness and, for ectotherms, body temperature control. Habitat use depends on both animal characteristics and environmental heterogeneity (microclimatic and vegetation cover aspects). In this study habitat use was investigated in a population of the South-american rattlesnake (Crotalus durissus) in a Cerrado fragment in the state of São Paulo, southeastern Brazil. In general, snakes were thermal generalists. However, they showed substrate temperature preferences at the rainy season, when they selected colder substrates by the day and warmer substrates at night. Rattlesnakes were predominantly active on the surface and more frequently encountered under bushes. The presence of snakes on habitat was related to the presence of tress, bushes, unexposed and high shaded substrates. Snakes moved higher distances on campo cerrado and temporary flooded areas. This characteristic associated with low thermal selectivity could make rattlesnakes apt to colonize deforested areas were shade level and vegetation cover are similar to the Cerrado.

Apesar de fatores como o regime climático, aspectos reprodutivos e a disponibilidade de presas interferirem na atividade das serpentes, muito pouco se sabe a respeito dos mecanismos de ação desses fatores sobre a atividade. O objetivo desse estudo foi o de investigar as variações diárias e sazonais na atividade de uma população de cascavéis (Crotalus durissus), em uma área de Cerrado do Estado de São Paulo. Os dados foram obtidos a partir de capturas feitas por procura com veículo, encontros ocasionais e pelo monitoramento de indivíduos equipados com rádiostransmissores ou carretéis de linha. A atividade foi maior em dias mais quentes e mais úmidos. Os resultados revelaram que as cascavéis passam a maior parte do dia em repouso enquanto que a noite a atividade predominante é a caça. A atividade de caça foi mais freqüentemente observada na estação seca, possivelmente por coincidir com o período em que há maior necessidade metabólica provavelmente em função da reprodução. Os deslocamentos foram pouco freqüentes, especialmente na estação seca. As cascavéis apresentaram pico de atividade diária entre 18:00 e 20:59h, sendo que na estação seca concentraram sua atividade no período mais quente do dia e da noite. A atividade não respondeu às flutuações na abundância de presas capturadas em armadilhas de interceptação e queda. Os estudos sobre os movimentos estão intimamente atrelados ao conhecimento da direção, extensão e freqüência com que ocorrem os deslocamentos dos animais. Considerando que o ambiente é composto por um mosaico de microambientes, os movimentos permitem que os indivíduos explorem as porções mais adequadas às suas necessidades. O objetivo desse estudo foi descrever os deslocamentos diários e sazonais, bem como a área de uso de uma população de cascavéis, Crotalus durissus, numa área de Cerrado do Estado de São Paulo. Indivíduos de cascavéis foram monitorados por rádio-rastreamento e por carretéis de linha. Animais com maior tamanho corpóreo apresentaram tendência a realizar deslocamentos diários mais longos, distanciando-se mais do ponto inicial da captura. Não houve diferenças entre os deslocamentos médios diários e área de uso entre os sexos. A área de uso foi menor na estação chuvosa. Ambos os sexos apresentaram deslocamento real cerca de duas vezes maior do que a medida da distância em linha reta entre pontos consecutivos. Para ambos os sexos a fidelidade ao sítio foi maior na estação seca. Também nessa estação, as cascavéis apresentaram áreas de uso maiores. Aparentemente as condições climáticas da estação seca (temperatura e umidade relativa do ar mais baixas) não levaram a uma redução na atividade, mas sim a uma concentração dos deslocamentos nos períodos mais quentes do dia. A seleção e o uso do ambiente traz conseqüências diretas na taxa de ingestão de presas, sucesso reprodutivo e, no caso dos ectotérmicos, na manutenção da temperatura corpórea. O uso do ambiente depende não só de características individuais mas também da heterogeneidade do ambiente, além de fatores microclimáticos e do padrão de cobertura vegetal. No presente estudo, o uso do ambiente por indivíduos de cascavéis (Crotalus durissus) foi avaliado em um fragmento de Cerrado no estado de São Paulo. De um modo geral as cascavéis se mostraram generalistas quanto ao ambiente térmico. Entretanto, na estação chuvosa as cascavéis exibiram preferência por substratos mais frios durante o dia e mais quentes durante a noite. As cascavéis utilizaram predominantemente a superfície do solo tendo sido mais freqüentemente observadas sob arbustos. A localização das serpentes no ambiente esteve associada à presença de árvores, arbustos, substrato menos exposto e mais sombreado. Os indivíduos realizaram deslocamentos mais longos nas áreas de campo cerrado e áreas de brejo. Essa característica, aliada à baixa seletividade térmica do ambiente, pode contribuir para que as cascavéis colonizem áreas desmatadas, desde que haja um sombreamento do substrato e cobertura vegetal semelhantes aqueles encontrados em fisionomias do Cerrado. / The snake activity has been associated with climatic conditions, reproduction and prey availability. However, there is no detailed information about how those factors act on snake activity. The objective of this study was describe daily and seasonal variations in activity of a south-america rattlesnake (Crotalus durissus) population in a Cerrado fragment on state of São Paulo. Data was obtained from encounters of snakes on road survey, occasional encounters and use of radio-transmitters and thread-bobbins device. The snakes activity was higher in warmer and moister days. This study shows that rattlesnakes spend most part of the day resting and most part of the night in ambush posture (foraging). Foraging was more common on dry season, probably in function of energetic needs of reproduction. Movements was uncommon, specially on dry season. The snakes reveled a peak of activity between 18:00 and 20:59 h. Daily activity keeps concentrated to the warmest party of the day and night on dry season. There was no relation between snake activity and fluctuations on abundance of small rodents by captures on pitfall-traps. Ecological studies of movements are highly dependent on knowledge about the direction, extension, and frequency of animal movements. Since the environment is composed by a mosaic of microhabitats, movements allow individuals to explore portions of the environment that are more adequate to their needs. The purpose of this study was to describe daily and seasonal movements and the habitat use for a population of the South American rattlesnake, Crotalus durissus. The population studied inhabit a Cerrado area in the state of São Paulo, southeastern Brazil. Snakes were tracked with radio transmitters and thread-bobbins. Larger animals tended to show longer daily movements, moving farther from the initial site of capture. There were no differences in average daily movements and home-range sizes between sexes. Both sexes moved distances twice longer than that calculated by drawing a strait line between consecutive points. Site fidelity was higher in the dry season for both sexes. During the dry season, home-range was larger when compared to the wet season. Weather conditions during the dry season, such as low temperature and low air humidity, did not seem to cause a reduction in snake activity, but a concentration of movements during the warmest periods of the day Habitat use and habitat selection affects individual food intake, reproductive fitness and, for ectotherms, body temperature control. Habitat use depends on both animal characteristics and environmental heterogeneity (microclimatic and vegetation cover aspects). In this study habitat use was investigated in a population of the South-american rattlesnake (Crotalus durissus) in a Cerrado fragment in the state of São Paulo, southeastern Brazil. In general, snakes were thermal generalists. However, they showed substrate temperature preferences at the rainy season, when they selected colder substrates by the day and warmer substrates at night. Rattlesnakes were predominantly active on the surface and more frequently encountered under bushes. The presence of snakes on habitat was related to the presence of tress, bushes, unexposed and high shaded substrates. Snakes moved higher distances on campo cerrado and temporary flooded areas. This characteristic associated with low thermal selectivity could make rattlesnakes apt to colonize deforested areas were shade level and vegetation cover are similar to the Cerrado.

A administração sistêmica da peçonha bruta da cascavel Sul-Americana (Crotalus durissus terrificus, Cdt) induz prejuízos de memória espacial em ratos, sugerindo a ocorrência de dano hipocampal. No presente estudo, foram utilizadas técnicas In vivo e In vitro, a fim de testar os potenciais efeitos centrais do veneno de Cdt e da crotoxina (CTX), principal neurotoxina componente da peçonha bruta da serpente. Foram investigados (1) efeitos comportamentais da administração sistêmica e intrahipocampal do veneno de Cdt e da CTX envolvendo diferentes versões do labirinto aquático de Morris; (2) a morte neuronal, o curso temporal e a ação protetora do soro anticrotálico à exposição de culturas organotípicas de hipocampo a doses crescentes (0,05-1 μg/mL) do veneno bruto de Cdt e de CTX, por meio da coloração fluorescente por Iodeto de propídeo (PI) (que reflete a morte neuronal); e (3) alguns dos possíveis mecanismos fisiopatológicos do envenenamento experimental em culturas de hipocampo utilizando o antagonista de receptores AMPA de glutamato, NBQX, à administração de 0,05 μg/mL do veneno bruto de Cdt, para avaliar a possível participação do glutamato e seus receptores na morte neuronal. A administração sistêmica e intrahipocampal do veneno bruto de cascavel em ratos promoveu marcados prejuízos de memória espacial de referência e operacional. Diferentemente, a CTX promoveu prejuízos comportamentais apenas quando a administração foi intrahipocampal. As culturas expostas ao veneno bruto apresentaram dano sobretudo nas células piramidais de CA1, enquanto as culturas incubadas com CTX não apresentaram danos. Essa seletividade em relação ao CA1 foi mais proeminente nas doses baixas. O soro anticrotálico preveniu a morte neuronal quando administrado até uma hora após a exposição do veneno. O NBQX preveniu parcialmente o dano em CA1 indicando a participação de receptores AMPA de glutamato na cascata de eventos que subjazem os danos a estas células causados pela peçonha bruta de Cdt. Estes achados podem contribuir para a tanto para elucidação dos mecanismos quanto para a conduta utilizada durante o envenenamento crotálico / Systemic administration of the South American rattlesnake (Crotalus durissus terrificus, Cdt) venom in rats permanently disrupts performance in hippocampus-dependent spatial memory tasks, thus indicating the occurrence of damage to this brain area. In vivo and In vitro approaches were employed in the present study to investigate the effects of the venom and its main compound, crotoxin (CTX). We investigated (1) behavioral effects after both systemic and intrahipocampal administration of either venom or CTX in rats on performance in different versions of the Morris\' water maze task; (2) neuronal death, evaluated by the intensity of propidium iodide (PI) fluorescence (neurotoxicity of the venom and of CTX, and the protection by the antivenom, on organotypic hippocampal slice cultures, were evaluated by comparing slices exposed to venom and (1) slices treated only with vehicle - negative control - and (2) slices incubated with 1 mM glutamate - positive control for maximal neuronal death), and the time course of neurotoxic effects of 0.05-1 μg/mL of crude Cdt venom and CTX, and the Brazilian anticrotalid serum on organotypic hippocampal slice cultures; and (3) provide an initial screening of the mechanisms underlying the venom action on cultured hippocampal slices, using the AMPA receptor antagonist NBQX and the crude venom at 0.5 μg/mL dose, to test whether the neuronal damage is mediated by glutamate following the experimental envenomation. Both systemic and intrahippocampal administration of Cdt venom induces permanent disruption of spatial reference memory and spatial working memory in rats. In contrast, CTX only promoted behavioral effects when administered intrahippocampally. Slices exposed to Cdt venom, but not to CTX, exhibited substantial neuronal damage. This effect was particularly prominent in the CA1 sub-field at lower concentrations of the venom. The antivenom prevented damage when applied until 1 hour after the exposure of the venom. The NBQX partially prevented damage to CA1, thus indicating that AMPA receptors play a role in the damage caused by the Cdt venom. These findings may be helpful in the elucidation and management of rattlesnake envenomation

Orientador:Marcos Hikari Toyama / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-18T05:12:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Fonseca_FabianaVieira_D.pdf: 15606775 bytes, checksum: 3232092d1eced36a575f660d994b44a9 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: No Brasil a espécie predominante de serpente peçonhenta do gênero Crotalus é a Crotalus durissus, que é composta por várias subespécies encontradas em todo território nacional, as subespécies alvos de nosso estudo são a Crotalus durissus ruruima e a Crotalus durissus cumanenses, presentes na região amazônica e na Venezuela respectivamente, mas que ainda não foram tão bem estudadas quanto a Crotalus durissus terrificus. As principais frações já caracterizadas para o veneno total de Crotalus são: convulxina, giroxina, crotoxina e crotamina. Através de uma combinação de varias metodologias em HPLC como exclusão molecular e em fase reversa conseguimos isolar os principais constituintes da crotoxina (PLA2, crotapotina e as proteínas "trombina-like") dos venenos totais. Durante o fracionamento do veneno total em coluna de HPLC de exclusão molecular foi detectado com atividade fosfolipásica nas frações crotoxínicas de Crotalus durissus ruruima e Crotalus durissus cumanenses sendo confirmado através de eletroforese PAGE-SDS e espectrometria de massa MALDI-TOF. As PLA2 das duas subespécies alvo apresentaram alta homegeneidade com massa molecular de aproximadamente 14kDa e mostraram uma maior quantidade de aminoácidos básicos; lisina e arginina para um total de 122 aminoácidos. O N-terminal da seqüência de aminoácidos de PLA2 mostrou homologia com outras proteínas PLA2 do gênero crotálico. A fosfolipase (PLA2) constitui o maior componente presente no veneno de serpente e tem sido extensivamente investigado não só por ser mais abundante, mas por exibir uma ampla gama de efeitos biológicos, incluindo neurotoxidade, miotoxicidade, citotoxidade, efeito edematogênico, anti-coagulante, agregação plaquetária, hipotensivo, bactericida, anti-HIV, anti- tumor e anti-parasitário. Devido a esta diversidade funcional, estas proteínas estruturalmente semelhantes despertaram o interesse de muitos pesquisadores como modelos moleculares para o estudo das relações estrutura-função. No presente trabalho foi nosso propósito purificar o veneno total de Crotalus dirussus ruruima e Crotalus durissus cumanenses, isolar a fração fosfolipásica e verificar que as atividades biológicas e bioquímicas foram afetadas após prévias modificações estruturais com p-bromofenacil brometo e cumarinas sintéticas. Os resultados apresentados neste trabalho proporcionam a obtenção de uma ferramenta bioquímica útil para acrescentar novos conhecimentos à relação entre sítios farmacológicos, região catalítica nas fosfolipases A2 e função / Abstract: In Brazil the predominant species of poisonous snake of the genus Crotalus is the Crotalus durissus, which is composed of several subspecies found throughout the country. The sub-targets of our study is the Crotalus durissus ruruima and Crotalus durissus cumanensis present in the Amazon region and Venezuela respectively, that haven't been as well studied as the Crotalus durissus terrificus. The main fractions we know for the total of Crotalus poison were convulxin, giroxin, crotoxin and crotalin. Through a combination of many methodologies such as HPLC molecular exclusion and in a reverse phase we managed isolate the principal components of crotoxin (PLA2, crotapotin and proteins "thrombin-like") of the total poison. During the division of the total poison in column HPLC the molecular exclusion was detected a phospholipase activity in the fractions crotoxin Crotalus durissus ruruima and Crotalus durissus cumanensis that confirmed through SDS-PAGE and electrophoresis of the mass MALDI-TOF. The two subspecies of PLA2 show us they are highly homogeneous with the molecular mass of almost 14kDa and a great amount of basic amino acids, lysine and arginine for a total of 122 amino acids. The N-terminal amino acid sequence of PLA2 showed homology with other proteins of the kind Crotalus PLA2. The phospholipase (PLA2) is the major component present in snake poison and has been extensively investigated not only because it is more abundant, but it shows a wide range of biological effects, including neurotoxicity, myotoxicity, cytotoxicity, edematogenic effect, anti-coagulant, platelet aggregation, hypotensive, bactericidal, anti-HIV, anti-tumor and anti-parasitic. Because of this functional diversity, these proteins structurally similar aroused the interest of many researchers as molecular models for the study of structure-function relationships. In this study our purpose was to purify the total poison of Crotalus durissus ruruima and Crotalus durissus cumanensis and isolate the fraction of phospholipase and found that the biochemical and biological activities were affected after previous structural changes with p-bromofenacil bromide and synthetic coumarins. The results presented in this work allow them to obtain a useful biochemical tool to add new knowledge to the relation between pharmacological sites, the catalytic region in phospholipases A2 and function / Doutorado / Bioquimica / Doutor em Biologia Funcional e Molecular

Orientadores: Sergio Marangoni, Luis Alberto Ponce-Soto / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-10T16:19:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RomeroVargas_FreyFrancisco_M.pdf: 1233125 bytes, checksum: 85502fc7f4b2dd6cdb2a6fc0c220c5b2 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: As serpentes do gênero Crotalus incluem várias espécies amplamente distribuídas nocontinente Americano. Os venenos crotálicos das serpentes encontradas no Brasil apresentam características próprias. Entre os componentes bioativos, as fosfolipases A2 (E.C. 3.1.1.4.) destacam-se por ser a principal componente, tais enzimas são dependentes de cálcio e hidrolisam a ligação sn-2 éster dos fosfolipídios e alem disso induz uma variedade de efeitos. Nesta tese, primeiramente nos desenvolvemos um novo protocolo de purificação com uma coluna C18 µ-Bondapack em HPLC de fase reversa destas toxinas, Os perfis obtidos mostraram que o veneno total da espécie Crotalus durissus cumanensis foi fracionado em quatorze picos, onde as frações 9 e 10 apresentam atividade PLA2. Do veneno de Crotalus durissus ruruima foram obtidos dezoito picos, sendo que as frações 12 e 13 apresentaram atividade PLA2 também. Assim, neste trabalho, nos apresentamos o isolamento, purificação determinação de sua estrutura primaria de duas isoformas fosfolipase A2 para cada espécie crotálica: Crotalus durissus cumanensis e Crotalus durissus ruruima denominados como Cdc-9, Cdc-10, Cdr-12 e Cdr-13, respectivamente. Todas elas são formadas por 122 resíduos de aminoácidos. O alinhamento dos aminoácidos, das isoformas Cdc-9, Cdc-10, Cdr-12 e Cdr-13 mostram um alto nível 93.4 % de homologia seqüencial para as duas primeiras e 92.6% para as outras, observaram-se com respeito a distintas PLA2 que diminuíram para cerca de 50 % de homologia. Todas elas foram identificadas como miotoxinas e apresentaram atividade fosfolipásica. Foi possível realizar, a partir das isoformas nativas um processo de modificação química, utilizando-se reagentes seletivos para amino ácidos específicos (His, Tyr e Lys) os quais estão envolvidos na rede catalítica ou na interação com sua interface, logo após, foram analisadas quanto a suas características físico-químicas e biológicas. Nossos estudos de miotoxicidade local e sistêmica de todas as isoformas nativas e modificadas dos venenos crotálicos in vivo, evidenciaram o incremento nos níveis de creatina cinase (CK) séricos e nas isoformas modificadas foram inibidas na sua atividade catalítica ou devido às mudanças estruturais que afetam outras regiões alem do sitio catalítico, revelando a importância de conhecer a relação estrutura-função. Em contraste, o efeito indutor de edema, não pode ser rapidamente correlacionado com suas diferenças estruturais. Os resultados apresentados neste trabalho proporcionam a obtenção de uma ferramenta bioquímica útil para acrescentar nosso conhecimento da relação dos sítios farmacológicos alem da região catalítica nas fosfolipases A2 / Abstract: The serpents of the genus Crotalus include several species widely distributed in the American continent. The poisons crotálicos of the serpents found in Brazil, they present own characteristics. Among the components bioativos, the phospholipases A2 (E.C. 3.1.1.4.) standing out to be the main component, such enzymes are dependents of calcium and hidrolise the bond sn-2 éster of the fosfolipídios and besides that induced a variety of effects. In this thesis, firstly we develop a new purification protocol with a column C18 µ- Bondapack in HPLC of reverse phase of these toxins, The obtained profiles showed that the total poison of the species Crotalus durissus cumanensis was fractioned in fourteen picks, where the fractions 9 and 10 present activity PLA2. Of the poison of Crotalus durissus ruruima they were obtained eighteen picks, and the fractions 12 and 13 also presented activity PLA2. This way, in this work, we present the isolation, purification, determination of his primary structure of two isoforms fosfolipase A2 for each species crotálics: Crotalus durissus cumanensis and Crotalus durissus ruruima denominated like Cdc-9, Cdc-10, Cdr-12 and Cdr-13, respectively. All of them are formed by 122 residues of amino acids. The alignment of amino acids of the isoforms Cdc-9, Cdc-10, Cdr-12 and Cdr-13 it shows a high level of sequential homology 93.4% for the first two and 92.6% for the other ones, they were observed with regard to different PLA2 that decreased for about 50% of homology. All of them were identified as miotoxins and they presented phospholipasic activity. it was possible to carry out starting from the native isoforms a process of chemical modification, being used selective reagents for amino specific acids (His, Tyr and Lys) which are involved in the catalytic net or in the interaction with his interface, soon after, they were analyzed as for their physio-chemical and biological characteristics. Our studies of local and systemic miotoxicity of all the native and modified isoforms in vivo of the poisons crotálicos, evidenced the increment in the levels of creatine kinase (CK) séricos and in the modified isoformas they were inhibited in his activity catalytic or due the structural changes that they affect other regions besides the catalytic place, revealing the importance of knowing the relationship structure-function. In contrast, the effect producing edema, it cannot be correlated quickly with their structural differences. The results presented in this work provide the obtaining of an useful biochemical tool to increase our knowledge of the relationship of the pharmacological sites also of the catalytic region in the phopholipases A2 / Mestrado / Bioquimica / Mestre em Biologia Funcional e Molecular

Os venenos de serpentes contém uma mistura complexa de toxinas (proteínas e enzimas) que destroem os processos bioquímicos ou fisiológicos da presa. A crotamina é um dos principais componentes do veneno da cascavel Sul Americana Crotalus durissus terrificus. Essa proteína pertence à família dos polipeptídeos miotóxicos de baixo peso molecular (SBMPs). Uma importante atividade da crotamina é a habilidade de penetrar rapidamente em células proliferamente ativas, podendo ser usada como nanocarreadora, levando DNA plasmidial e drogas para dentro de células tumorais. Outra atividade interessante desta toxina é a indução de morte celular dose dependente em células cancerígenas proliferamente ativas sem prejudicar células normais, demonstrando promissora atividade anticâncer. A crotamina apresenta forte atividade antifúngica e moderada atividade contra procariotos, age bloqueando canais de potássio dependente de voltagem, sendo seletiva para os canais Kv1.1, Kv1.2 e Kv1.3, e induz paralisia dos membros posteriores de camundongo. Dada a importância das atividades da crotamina, a toxina foi usada para produzir na forma recombinante. De forma geral, as toxinas animais são peptídeos secretados para o lúmen da glândula de veneno e são ricos em pontes dissulfeto, comumente expressas em sistemas procarióticos na forma de corpúsculos de inclusão ou em sistemas de expressão periplasmática. Foram construídos três genes sintéticos, um para a expressão em citoplasma e dois para a expressão em periplasma bacteriano utilizando o vetor pRSET-A (Invitrogen ®). Para a expressão de crotamina em citoplasma bacteriano, a região do DNA que codifica a região do peptídeo maduro foi clonada em fusão com uma cauda simples de 6 x His separada por uma seqüência codificante do sítio de clivagem de enterokinase em substituição à proteína de fusão do vetor comercial pRSETA. Para a expressão em periplasma a região codificante da crotamina madura foi clonada sob o controle da seqüência sinal da OmpA de E. coli. Todos os códons raros da crotamina madura foram otimizados de acordo com os códons preferenciais de E. coli. Em uma das construções para a expressão em periplasma, além da crotamina madura, o peptídeo sinal de OmpA também teve seus códons raros otimizados. Os plasmídeos desenhados para a expressão da crotamina madura em citoplasma e periplasma foram transformados em bactéria competente BL21(DE3) e BL21-AI e a indução da proteína foi feita por IPTG e arabinose, respectivamente. A expressão foi analisada por SDS-PAGE e Western Blotting, mostrando que foi possível expressar as três construções em BL21-AI. / Snake venoms contain a complex cocktail of toxins (proteins and enzymes) which disrupt physiological or biochemical processes of the pray. Crotamine is one of the major components present in the venom of the South American rattlesnake Crotalus durissus terrificus. It belongs to the small basic myotoxins peptide SBMPs. An important activity of crotamine is the ability to rapidly penetrate proliferative cells, acting as a nanocarrier, carrying plasmid DNA and drugs into tumor cells. Another interesting activity of this toxin is the ability to promote cell death of actively proliferating cancer cells in a dose dependent manner. Crotamine shows strong antifungical activity and modest activities against prokaryotes, it acts by blocking voltage-dependent potassium channels being selective for channels Kv1.1, Kv1.2 e Kv1.3 and inducing paralysis of the hind limbs of mice. Given the importance of the activities of crotamine, the toxin was chosen for production in the recombinant form. Generally, animal toxins are peptides secreted into the lumen of the venom gland and are rich in disulfide bridges. When expressed in prokaryotic system, animal toxins are commonly found in the form of inclusion bodies. They can also be expressed in periplasmic sytem. Three synthetic genes were constructed, one for expression in the cytoplasm and two for expression in the bacterial periplasm using pRSET-A (Invitrogen ®) system. For cytoplasm expression, the DNA region encoding the mature peptide was cloned in fusion with a 6 x His tag separated by a site. For expression in the periplasm, the mature crotamine coding region was cloned in fusion with E. coli OmpA signal sequence. All crotamine and OmpA signal peptide rare codons were optimized according to E. coli preferred codon usage. The plasmids designed for crotamine expression in periplasm and cytoplasm have been transformed in strains BL21(DE3) and BL21-AI were used as hosts, and the induction of recombinant protein was done by IPTG and arabinose, respectively. The induced culture products were analyzed by SDSPAGE and Western Blot, showing that it was possible to express the three constructs in BL21-AI.

O presente estudo investigou o efeito do veneno de Crotalus durissus terrificus (VCdt) e da sua principal fração, crotoxina (ctx) sobre a resposta inflamatória induzida pela carragenina (cg). Foram avaliados o efeito do pré e do pós-tratamento com o VCdt sobre o desenvolvimento do edema de pata, a migração celular para a cavidade peritoneal e a interação leucócito-endotélio na microcirculação do músculo cremaster de camundongos induzidos por carragenina. O pré (14, 7 dias ou 1 h) e pós-tratamento (48, 4 ou 1 h) com o VCdt (1,5 μg/50 μL s.c.) inibiu o desenvolvimento do edema de pata induzido pela injeção intraplantar de carragenina em todos os tempos analisados (300 μg/50 μL). O mesmo efeito inibitório foi observado para o pré (21, 14, 7 dias ou 1 h) e pós-tratamento (1 h) com o VCdt (1,5 μg/50 μL s.c.) sobre a migração celular para a cavidade peritoneal induzida pela carragenina (300 μg/50 μL). A administração do VCdt por via oral (8,8 μg/200 μL) antes (14, 7 dias ou 1 h) ou após (1 h) a injeção de carragenina (300 μg/200 μL) também inibiu o influxo celular para a mesma cavidade. Em relação à interação leucócito-endotélio, o tratamento com o VCdt 1 h antes ou após a injeção de carragenina no subcutâneo da bolsa escrotal (300 μg/100 μL), aumentou o número de células em estado de rolling. Por outro lado, reduziu a adesão das células ao endotélio e a migração celular para o tecido extravascular. Da mesma forma que o VCdt, a ctx (0,89 μg/50 μL s.c.) administrada 1 h antes ou após a carragenina inibiu todos os eventos acima citados. Os efeitos inibitórios do VCdt sobre o edema e sobre a migração celular foi comparado ao de clássicas drogas antiinflamatórias: a dexametasona, a indometacina, o L-NAME e o nimesulide. Para o edema, foi observado que somente o VCdt e o nimesulide impediram a formação do segundo pico de edema de carragenina. Para a migração celular, não foi observada diferença entre o tratamento com o VCdt e as drogas antiinflamatórias. A associação do VCdt com as drogas antiinflamatórias acima citadas não potencializou as suas ações inibitórias sobre a migração celular. Os dados demonstram que o VCdt apresenta um efeito antiinflamatório prolongado, e ainda, que a ctx pode contribuir para o efeito antinflamatório do VCdt. / In the present study, we investigated the effects of Crotalus durissus terrificus venom (CdtV) and crotoxin (ctx) on vascular and cellular events of inflammation induced by carrageenan (cg) in mice. It was evaluated the effect of the pre or post-treatment with CdtV on development of paw edema, cell migration and leukocyte-endothelium interaction at the cremaster muscle microcirculation induced by cg in mice. The pre (14, 7 days or 1h) and posttreatment (48, 4 or 1h) with CdtV (1,5 μg/50 μL s.c.), inhibited the paw edema induced by carrageenan (300 μg/50 μL) in all periods of time evaluated. The same inhibitory effect of CdtV (1,5 μg/50 μL s.c.) was observed to the pre (21, 14, 7 days or 1 h) and post-treatment (1h) on cell migration to the peritoneal cavity induced by cg (300 μg/200 μL). The oral administration of CdtV (8,8 μg/200 μL) before (14, 7 days or 1h) or after (1h) intraperitoneal injection of cg (300 μg/200 μL), also inhibited the cell influx to the same cavity. To evaluate leukocyte-endothelium interaction, the treatment with CdtV 1h before or after the cg injection (300 μg/100 μL) into the scrotal bag of the animals induced an increase in leukocyte rolling, but reduced the cellular adhesion to the endothelium surface and cellular migration to the extravascular tissue. The administration of ctx (0,89 μg/50 μL s.c.) 1 h before or after cg injection, could inhibit all inflammatory events mentioned above. The inhibitory effect of CdtV on paw edema and cellular migration were also compared with that observed for classical anti-inflammatory drugs, such as: dexamethasone, indomethacin, LNAME and nimesulide. Only CdtV and nimesulide blocked the second peak of edema formation induced by cg. For cell migration, no differences were observed among the treatment with CdtV and anti-inflamatory drugs. The association of CdtV with drugs did not potentialize their actions on cell migration. These results demonstrate that CdtV exhibits a long-lasting antiinflammatory effect and that ctx could contribute for the anti-inflammatory effect of CdtV.

A hemostasia previne a perda de sangue após uma lesão vascular e garante a fluidez sanguínea. Para isso há a participação de células carreadoras de fator tissular e também de plaquetas, além de fatores plasmáticos, cofatores, fosfolipídios e íons cálcio que resultam na liberação dos fibrinopeptídios do fibrinogênio e polimerização dos monômeros de fibrina, transformando-os em fibrina estável. Os polifosfatos também participam da ativação da via intrínseca da cascata de coagulação ativando o fator XII e a pré-calicreína plasmática. Os répteis possuem peculiaridades quanto ao mecanismo de coagulação, apresentando níveis altos de anticoagulantes circulantes e ausência ou deficiência de alguns fatores de coagulação. Pouco se sabe sobre a participação real dos trombócitos e polifosfatos no mecanismo hemostático de serpentes. Assim, o objetivo deste estudo foi investigar o mecanismo hemostático da serpente de C.d. terrificus, avaliando também o papel dos trombócitos e dos polifosfatos. Os testes de coagulação apresentaram tempos prolongados, mas o nível de fibrinogênio (227, 47 ± 20,38 g/dL) foi semelhante ao humano. Foi constatada a presença de FXII, que foi ativado pelos polifosfatos, reduzindo o tempo de coagulação em Rotem. Os trombócitos de C.d. terrificus (13,37 ± 1,22 x 109/L) são células nucleadas elipsoidais, que apresentam superfície lisa quando não estão ativados. Esses trombócitos agregaram com colágeno 5,84 ± 0,85 Ω) e cálcio ionóforo (24 ± 3,3 %). Porém, não ativaram com ADP, como previamente mostrado em outros répteis. A adesão trombocitária observada (1,25 ± 0,37 %) foi mais baixa do que em seres humanos (11%), lembrando que a adaptação do método usado não foi totalmente adequada às serpentes. Embora se saiba pouco sobre a importância das variações das características morfológicas das fibras de fibrina, que em C.d. terrificus diferem das de ratos, humanos e outras espécies descritas de mamíferos, o tipo dessa rede de fibrina pode estar influenciando no processo final da hemostasia, juntamente com a participação dos trombócitos. A eficácia do mecanismo hemostático em serpentes C.d. terrificus parece estar relacionada principalmente à ativação da coagulação pelo fator tissular. Assim, a fase de iniciação é tão eficiente quanto em mamíferos, diferindo mais na fase de propagação do coágulo, ou seja, na via intrínseca. A baixa concentração de alguns fatores de coagulação e níveis elevados de inibidores naturais, tais como a antitrombina, interfere nesse sistema mais lento e possivelmente diminui os riscos trombóticos / Hemostasis prevents blood loss after vascular injury and provides the blood flow. Platelets and tissue factor bearing cell, plasma factors, cofactors, phospholipids and calcium ions participate in this process that results in the release of fibrinogen fibrinopeptides and polymerization of fibrin monomers, converting to stable fibrin. Polyphosphates also participate in the activation of the intrinsic pathway of the coagulation cascade by activating factor XII and plasma prekallikrein. The peculiarities of blood coagulation of reptiles are high levels of circulating anticoagulants and absence or low level of some coagulation factors. The role of thrombocytes and polyphosphates in the hemostatic mechanism of snakes is not well known. The objective of this study was to investigate the hemostatic mechanism of C.d. terrificus snake evaluating the role of thrombocytes and polyphosphates. Coagulation tests showed prolonged times, but the level of fibrinogen (227.47 ± 20.38 g/dL) was similar to human. It was also observed the presence of FXII activated by polyphosphates reducing the clotting time in Rotem. Thrombocytes of C.d. terrificus (13.37 ± 1.22 x 109/L) are ellipsoidal nucleated cells, which exhibit smooth surface when not activated. These thrombocytes were activated by collagen (5.84 ± 0.85 Ω) and calcium ionophore (24 ± 3.3%). However, they did not aggregate with ADP as previously shown in other reptiles. The thrombocytes adhesiveness observed (1.25 ± 0.37%) was lower than in humans (11%), probably, in part because the adaptation of the method used was not fully adequate to snakes. Although little is known about the importance of morphological characteristics of C.d. terrificus fibrin fibers, which differ from rat, human and other mammalian species described, possibly this type of fibrin network may influence the final stages of hemostasis, with thrombocytes participation. The efficacy of the hemostatic mechanism in C.d. terrificus snakes seems to be mainly related to the activation of coagulation by tissue factor. Thus, the initiation phase is as efficient as in mammals, differing in the propagation phase of coagulation or intrinsic pathway. The low concentration of some coagulation factors and high levels of natural inhibitors such as antithrombin may be interfering with that system, and also preventing thrombotic diseases

Atualmente, grande parte do onhecimento adquirido sobre reprodução de serpentes, advém de estudos levados a efeito na América do Norte e Europa, com animais de regiões temperadas; e, na Austrália, com Elapídeos tropicais. No presente estudo foram utilizadas dez serpentes fêmeas prenhes de Crotalus durissus (Viperidae) de região neotropical, com o objetivo de descrever e correlacionar a morfologia do corpo lúteo, placenta e estágio fetal. Com isso pode-se inferir também, o tempo de prenhez. As técnicas realizadas para essa descrição e correlação foram: biometria macroscópica das fêmeas e suas estruturas; microscopia de luz com coloração de hematoxilina-eosina e microscopia eletrônica de varredura. Foram coletados no total 124 corpos lúteos e 116 placentas, onde observou-se que a cascavel possui o corpo lúteo de caráter ovulatório e a placenta do tipo corioalantóica evolvida por uma delgada membrana da casca do ovo. Concluiu-se que o tamanho padrão da superfície dos corpos lúteos para uma prenhez normal é de 18 a 34 mm2 e que há um corpo lúteo para cada ovo, independente se está fertilizado ou atrésico, porém os ovos atrésicos não possuem placenta. Pela primeira vez foi possível visualizar a disposição estrutural dos filamentos calcários em forma de trama na membrana da casca do ovo. Foi inferida uma classificação da placenta em três estágios I, II e III de acordo com a morfologia e aumento das vilosidades apresentadas entre placenta e útero; e a partir da identificação do estágio de desenvolvimento embrionário e fetal pode-se inferir o tempo de prenhez em C. durissus, classificadas em três terços, inicial, médio e final, evidenciando que existe uma correlação entre a evolução dos estágios placentários com desenvolvimento fetal, conforme a evolução gradual da prenhêz / At de present time, great part of snake reproduction knowledge results from researches realized in North America and Europe, with temperate region animals; in Australia with tropical Elapides. At this present research, ten pregnant females of the snake Crotalus durissus (Viperidae), from Neotropical Region, were utilized. The main goal is to correlate the morphology, corpus luteum, placenta and fetal development. Then, it is also easy to deduce the pregnancy time. The techniques performed for this description and correlation were females macroscopic biometry and their structures; light microscopy with hematoxiline-eosine color and electronic scanning microscopy. 124 corpora lutea and 116 placentas were collected. In those samples could be observed that rattlesnakes have an ovulatory corpus luteum and a corioalantoic placenta wrapped by a slender membrane of the eggshell. Clearly the conclusion is that the normal standard size surface corpus luteum for a normal pregnancy is from 18 to 34mm² and that there is a corpus luteum for each egg, independently if it is fertilized or atresic; but, these atresic eggs have not placenta. For the first time it was possible to visualize the structural arrangement of the calcareous filaments in shaped frame in the eggshell membrane. It was inferred a placenta classification in three stages: I, II and III according to the morphology and increased vilosiddes presented among placenta and uterus; and, from the identification of embryonic and fetal development stage we can infer the time pregnancy in C. durissus, classified in three thirds, initial, middle and final, indicating that there is a correlation between the evolution of placental stage with fetal development, as the gradual evolution of pregnancy