Dissertação de Mestrado apresentado ao Programa de Pós-Graduação em Ciências da Saúde da Universidade do Extremo Sul Catarinense - UNESC para a obtenção do titulo de Mestre em Ciências da Saúde. / Obesity is a chronic, multifactorial, and costly disease, and its prevalence is increasing in many countries. Pharmaceutical strategies for the treatment of obesity include drugs that regulate food intake, thermogenesis, fat absorption, and fat metabolism. Fenproporex is the second most commonly consumed amphetamine-based anorectic worldwide; this drug is rapidly converted in vivo into amphetamine (AMPH), which is associated with neurotoxicity. In this context, the present study evaluated the index and frequency of DNA damage in the peripheral blood of young and adult Wistar rats submitted to an acute and chronic administration of fenproporex. In the acute administration, young and adult male rats received a single injection of fenproporex (6.25, 12.5 or 25mg/kg, i.p.) or tween 2%. In the chronic administration, young and adult rats received one daily injection of fenproporex (6.25, 12.5, or 25mg/kg, i.p.) or tween 2% for 14 days. Two hours after the last injection, the rats were killed by decapitation and their peripheral blood removed for evaluation of DNA damage parameters. Our study showed that acute administration of fenproporex in young and adult rats presented higher levels of damage index and frequency in the DNA. However, chronic administration of fenproporex in young and adult rats did not alter the levels of DNA damage in both parameters of the Comet assay. Our results showed that acute administration of fenproporex promoted damage in DNA, in both young and adult rats. We suggest the activation of an efficient DNA repair mechanism that acts after chronic exposure to fenproporex. / A obesidade é uma doença crônica, multifatorial, e com tratamento de custo elevado, cuja prevalência vem aumentando em muitos países. Estratégias farmacêuticas para o tratamento da obesidade incluem os fármacos que regulam a ingestão de alimentos, a termogênese, a absorção de gordura, e seu metabolismo. O femproporex é o segundo anorexígeno a base de anfetamina (AMPH) mais consumido no mundo, o fármaco é rapidamente convertido in vivo em AMPH, a qual está associado a neurotoxicidade. Neste contexto, o presente estudo avaliou índice e frequência de dano ao DNA no sangue periférico de ratos Wistar jovens e adultos submetidos à administração aguda e crônica de femproporex. Na administração aguda, ratos machos jovens e adultos receberam uma única injeção de femproporex (6,25; 12,5 ou 25mg/kg i.p.) ou tween 2% para o grupo controle. Na administração crônica, os ratos jovens e adultos receberam uma injeção diária de femproporex (6,25; 12,5, ou 25mg/kg i.p.) ou tween 2% durante 14 dias. Duas horas após a última administração, os ratos foram mortos por decapitação e o sangue periférico coletado para avaliação dos parâmetros de dano ao DNA. O nosso estudo mostrou que a administração aguda de femproporex em ratos jovens e adultos elevou os níveis de índice e frequência de dano ao DNA. No entanto, após a administração crônica de femproporex em ratos jovens e adultos não houve alteração nos parâmetros avaliados. Os nossos resultados mostraram que a administração aguda de femproporex promoveu dano ao DNA, em ambos os ratos jovens e adultos. Com isso, sugerimos a ativação de um mecanismo eficiente de reparo ao DNA que atua após exposição crônica ao femproporex.

Tese de Doutorado apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Ciências da Saúde da Universidade do Extremo Sul Catarinense – UNESC, para obtenção do título de Doutora em Ciências da Saúde. / Nanotechnology involves the manipulation of materials at the nanoscale to produce new structures, materials and devices scale, creating a different atomic or molecular structure. Gold nanoparticles (GNP) has been intensively studied due to their potential application as metalofármaco. However, the effects induced by GNP in the Central Nervous System (CNS) remain unknown. In this study we synthesized and characterized GNP with average diameters of 10 and 30 nm (GNP-10 and GNP-30) and evaluated parameters of energy metabolism, oxidative stress and damage to deoxyribonucleic acid (DNA) in the brain of adult rats subjected to acute administration and chronicle of GNP-10 and GNP-30. Male Wistar rats (60 days old) received a single (acute administration) or repeated intraperitoneal injections once a day for 28 days (chronic administration) of GNP in two sizes or saline. Twenty-four hours after the single or last administration, the animals were killed, the brain was removed and the prefrontal cortex, cerebellum, hippocampus, striatum and cortex were isolated for further evaluation of the activity of the enzymes citrate synthase, malate and succinate dehydrogenase, creatine kinase complex I, II, II-III, IV, superoxide dismutase (SOD) and catalase (CAT), was also assessed levels of thiobarbituric acid reactive substances (TBARS), protein carbonyls, damage frequency (DF) and damage index (ID) to DNA. Acute administration of GNP-10 caused inhibition of the energy metabolism in the hippocampus, striatum, and posterior cortex. Chronic administration of both dimensions cause inhibition of energy metabolism only in posterior cortex. Furthermore, there was a decrease in TBARS and protein carbonylation in rat brain subjected to acute administration. Chronic administration did not alter these parameters. On the other hand, the change in SOD and CAT activity was observed in both administrations. We also note that GNP induces high levels of DNA damage in posterior cortex differently depending on the type of administration and the size of nanoparticles, and acute administration of GNP-10 showed to be less toxic than the GNP-30. However in chronic administration, genotoxicity is the same regardless of the given size, FD and ID DNA showed no statistical differences between groups. Chronic administration had significantly greater damage that acute administration in both sizes. This study showed that chronic and acute administration of GNP caused inhibition of energy metabolism, decreased lipid peroxidation and protein carbonyls, alter the activity of antioxidant enzymes SOD and CAT and caused DNA damage to brain of rats, differently for each Structure evaluated depending on the size and / or management performed. / Nanotecnologia envolve a manipulação de materiais em escala nanométrica para produzir novas estruturas, dispositivos e materiais, criando uma estrutura atômica ou molecular diferenciada. Nanopartículas de ouro (GNP) tem sido intensamente estudadas devido a sua potencial aplicação como metalofármaco. No entanto, os efeitos induzidos pelas GNP no Sistema Nervoso Central (SNC) permanecem desconhecidos. Neste estudo sintetizamos e caracterizamos GNP com diâmetros médios de 10 e 30 nm (GNP-10 e GNP-30) e avaliamos parâmetros de metabolismo energético, estresse oxidativo e dano ao ácido desoxirribonucléico (DNA) em cérebro de ratos adultos submetidos à administração aguda e crônica de GNP-10 e GNP-30. Ratos Wistar adultos (60 dias de idade) receberam uma simples (administração aguda) ou repetidas injeções intraperitoneal, uma vez ao dia, durante 28 dias (administração crônica) de GNP nos dois tamanhos ou salina. Vinte e quatro horas após a única ou última administração, os animais foram mortos, o cérebro foi removido e o córtex pré-frontal, cerebelo, hipocampo, estriado e córtex posterior foram isolados para avaliação da atividade das enzimas citrato sintase, malato e succinato desidrogenase, creatina quinase, complexo I, II, II-III, IV, superóxido dismutase (SOD) e catalase (CAT), também foi avaliado os níveis de substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBARS), carbonilação de proteínas, frequência de dano (FD) e índice de dano (ID) ao DNA. A administração aguda de GNP-10 causou inibição do metabolismo energético no hipocampo, estriado e córtex posterior. A administração crônica de ambas as dimensões causaram inibição do metabolismo energético somente em córtex posterior. Ainda, houve uma diminuição nos níveis de TBARS e carbonilação de proteínas no cérebro de ratos submetidos à administração aguda. Administração crônica não alterou esses parâmetros. Por outro lado, a alteração na atividade da SOD e CAT foi observada em ambas as administrações. Constatamos também que GNP induz altos níveis de dano ao DNA em córtex posterior de forma diferente dependendo do tipo de administração e do tamanho das nanopartículas, sendo que a administração aguda de GNP-10 apresentou-se menos tóxica que a GNP-30. Entretanto na administração crônica, a genotoxicidade foi a mesma, independentemente do tamanho administrado, a FD e o ID ao DNA não apresentaram diferenças estatísticas entre os grupos. A administração crônica apresentou dano significativamente maior que a administração aguda em ambos os tamanhos. Este estudo mostrou que, a administração aguda e crônica de GNP causou inibição do metabolismo energético, diminuiu a peroxidação lipídica e a carbonilação de proteínas, alterou a atividade das enzimas antioxidantes SOD e CAT e causou dano ao DNA cerebral de ratos, de forma diferente para cada estrutura avaliada dependendo do tamanho e/ou da administração efetuada.

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Made available in DSpace on 2016-09-27T13:39:57Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-07-27. Added 1 bitstream(s) on 2016-09-27T13:45:05Z : No. of bitstreams: 1 000869160_20200801.pdf: 948171 bytes, checksum: b1b99c6dc56613330126eb9e2d642cff (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Danos no DNA, podem ocorrer tanto por agentes genotóxicos endógenos quanto agentes exógenos, que podem promover a instabilidade do genoma e levar diretamente a doenças, como por exemplo, o câncer, alterações neurológicas, imunodeficiências e envelhecimento prematuro. Auxiliando na manutenção da estabilidade, as células apresentam uma série de vias de reparo de DNA, as quais realizam o processo em múltiplas etapas para resolver lesões específicas no DNA e manter a integridade do genoma. A importação nuclear é um pré-requisito para as funções das proteínas de reparo do DNA e dentre os mecanismos responsáveis pela regulação da importação nuclear, a via clássica constituída pelo heterodímero Importina-α/β é um dos principais mecanismos de deslocamento. A Importina-β (Impβ) atua como o transportador enquanto a Importina-α (Impα) atua como adaptador, reconhecendo as sequências de localização nuclear (NLS) presentes nas proteínas que possuem função no núcleo. Esse trabalho trata especificamente dos estudos estruturais de complexos da Impα peptídeos NLSs de proteínas relacionadas ao reparo de DNA utilizando técnicas de cristalografia e ensaios de afinidade pela técnica de calorimetria de titulação isotérmica (ITC). A expressão e purificação da Impα de Mus musculus truncada em sua porção N-terminal foi realizada, bem como a co-cristalização da Impα peptídeos NLSs de proteínas relacionadas ao reparo de DNA, correspondentes as sequências MLH1, PMS2, XPG1 e XPG2. Peptídeos mutados em regiões importantes de reconhecimento nuclear para os peptídeos MLH1 e PMS2 também foram selecionados para o desenvolvimento deste projeto. Dados de difração de raios-X foram coletados dos cristais obtidos e processados no intervalo de 2,0-2,8 Å de resolução. Com esses resultados, as estruturas contendo cNLSs MLH1, PMS2, XPG1 e XPG2 foram elucidadas. As proteínas do complexo MutLα, a MLH1 e... / DNA damage can occur by endogenous and exogenous genotoxic agents, which may promote instability of the genome and directly lead to diseases such as cancer, neurological disorders, immunodeficiencies and even premature aging. Helping in the maintenance of the stability, the cells display a number of DNA repair pathways, which carry out the process in multiple steps to resolve specific DNA damage, and maintain the integrity of the genome. The nuclear import is a pre-requisite for the functions of DNA repair proteins and, among the mechanisms responsible for regulation of nuclear import, the classical pathway constituted by the heterodimer importin-α / β is a major shift mechanisms. Importin-β (Impβ) acts as the carrier while the importin α-(Impα) acts as an adapter recognizing the nuclear localization sequence (NLS) present in proteins that have function into the nucleus.This work concerns specifically the structural studies of complexes with Imp and NLSs peptides from proteins related to DNA repair using crystallographic techniques and binding assays by isotermal titration calorimetry technique (ITC). The expression and purification of Mus musculus Impα truncated at its N-terminal portion was performed, as well as co-crystallization with Impα NLSs peptides of proteins related to DNA repair, the corresponding sequences MLH1, PMS2, XPG1 and XPG2. Peptides mutated in key regions of nuclear recognition for MLH1 and PMS2 peptides were also selected for this project. X-ray diffraction data collected from crystals were obtained and processed in the range of 2.0-2.8 Å resolution. With these results, the structures containing cNLSs MLH1, PMS2, XPG1 and XPG2 were elucidated. The MutLα complex proteins, MLH1 and PMS2, related to the mismatch repair (MMR), bound to the Impα similarly to the T antigen NLS of SV40 in the major binding site. ITC experiments corroborate the crystallographic results, which suggest that both NLSs are classic... / FAPESP: 2011/09905-0

A fenilcetonúria é um erro inato do metabolismo de aminoácidos, causada pela deficiência severa ou ausência na atividade da fenilalanina hidroxilase, enzima que catalisa a hidroxilação da fenilalanina em tirosina na presença do cofator tetra-hidrobiopterina. Como consequência, ocorre o acúmulo da fenilalanina e seus metabólitos nos tecidos e nos líquidos biológicos dos pacientes afetados. O tratamento para a fenilcetonúria consiste em uma dieta restrita em fenilalanina e proteínas, suplementada com uma fórmula especial, contendo aminoácidos (exceto a fenilalanina) e micronutrientes. A principal característica clínica dos pacientes fenilcetonúricos não tratados é o retardo mental e outras alterações neurológicas, cuja base bioquímica é ainda pouco compreendida. Entretanto, nos últimos anos evidências indicam que o estresse oxidativo está envolvido na fisiopatologia da doença. Em estudos prévios, demonstramos que pacientes fenilcetonúricos diagnosticados tardiamente apresentavam aumento na peroxidação lipídica e redução de antioxidantes no momento do diagnóstico e também durante o tratamento, e que esses parâmetros não estavam diretamente relacionados com os níveis sanguíneos de fenilalanina. O objetivo deste trabalho foi o de investigar o papel do dano oxidativo e também das defesas antioxidantes na patogênese da fenilcetonúria. Foi demonstrado que pacientes fenilcetonúricos tratados apresentaram maior dano ao DNA, medido através do ensaio cometa, em comparação aos controles, e que este dano estava relacionado aos níveis sanguíneos elevados de fenilalanina. Neste particular, testes in vitro revelaram um efeito dose-dependente da fenilalanina sobre o dano ao DNA, reforçando os achados in vivo e indicando que a fenilalanina foi responsável por esse dano. Também verificamos que os pacientes fenilcetonúricos com diagnóstico tardio apresentaram maior oxidação a lipídios (determinado através da técnica das espécies reativas ao ácido tiobarbitúrico) e a proteínas (medido através do conteúdo de sulfidrilas e carbonilas) em comparação aos pacientes diagnosticados no período neonatal e aos controles. Portanto, o diagnóstico precoce, além de prevenir o retardo mental, como já descrito na literatura científica, também previne o dano oxidativo a biomoléculas. Por outro lado, foi observada uma redução nas concentrações de antioxidantes não enzimáticos (níveis de glutationa e reatividade antioxidante total) e na atividade da enzima antioxidante glutationa peroxidase em ambos os grupos de pacientes. A diminuição nos antioxidantes é comum em pacientes fenilcetonúricos, sendo atribuída principalmente à dieta restrita. Neste trabalho também verificamos que os pacientes que aderiam estritamente à dieta recomendada apresentavam redução nos níveis sanguíneos de L-carnitina, um composto com ação antioxidante. Além disso, os níveis de L-carnitina nesses pacientes mostraram uma correlação negativa significativa com a lipoperoxidação (medida pelas espécies reativas ao ácido tiobarbitúrico) e uma correlação positiva significativa com a reatividade antioxidante total. Os dados sugerem que a deficiência em L-carnitina está relacionada com o estresse oxidativo em pacientes fenilcetonúricos e, portanto, sua suplementação deva ser considerada como uma terapia adjuvante. De fato, a suplementação com L-carnitina e selênio (outro composto antioxidante deficiente em pacientes fenilcetonúricos) foi capaz de corrigir a oxidação a lipídios e proteínas (medida pelas espécies reativas ao ácido tiobarbitúrico e pelo conteúdo de sulfidrilas, respectivamente), além de normalizar a atividade da enzima glutationa peroxidase. Adicionalmente, foi verificada uma correlação negativa significativa entre a peroxidação lipídica e os níveis sanguíneos de Lcarnitina, assim como uma correlação positiva significativa entre a atividade da glutationa peroxidase e a concentração sanguínea de selênio. Em conjunto, nossos resultados sugerem que o estresse oxidativo está envolvido na patogênese da fenilcetonúria. Considerando que nossos resultados possam ser extrapolados para o cérebro, que possui menos defesas antioxidantes e vários fatores que aumentam a produção de radicais livres, pode ser proposto que o dano oxidativo contribui, pelo menos em parte, com a disfunção neurológica na fenilcetonúria, e, portanto, que a administração dos antioxidantes deficientes nesta patologia deva ser considerada na terapia da doença. / Phenylketonuria is an inborn error of amino acid metabolism, caused by severe deficiency or absence of phenylalanine hydroxylase activity, enzyme that catalyzes the hydroxylation of phenylalanine to tyrosine in the presence of the cofactor tetrahydrobiopterin. As consequence, the accumulation of phenylalanine and its metabolites in tissues and biologic fluids of affected patients occurs. The treatment for phenylketonuria consists in a phenylalanine and protein-restricted diet, supplemented with a special formula containing amino acids (except phenylalanine) and micronutrients. The main clinical characterization of untreated phenylketonuric patients is mental retardation and other neurological features, whose biochemical basis is poorly understood. However, in recent years evidences indicate that oxidative stress is involved in the pathophysiology of the disease. In previous studies it was demonstrated that phenylketonuric patients late diagnosed presented increased lipid peroxidation and reduced antioxidants at the moment of diagnosis and also during the treatment, and that these parameters were not directly related to the phenylalanine blood levels. The objective of this work was to investigate the role of the oxidative damage and of antioxidant defenses on pathogenesis of phenylketonuria. It was demonstrated that phenylketonuric patients under treatment presented increased DNA damage, measured by the comet assay, compared to controls, which was related to phenylalanine blood levels. In this particular, in vitro tests revealed a dose-dependent effect of phenylalanine on DNA damage, reinforcing in vivo findings indicating that the phenylalanine was responsible for this damage. We also verified that phenylketonuric patients late diagnosed presented increased lipid (determined by thiobarbituric acid-reactive species) and protein oxidation (measured by sulphydryl and carbonyl groups) when compared to patients diagnosed in the neonatal period and to controls. Therefore, early diagnosis besides to prevent mental retardation, as described in the scientific literature, also prevents oxidative damage to biomolecules. On the other hand, it was observed a reduction in the concentration of non-enzymatic antioxidants (glutathione levels and total antioxidant reactivity) as well as in the activity of glutathione peroxidase enzyme in both groups of patients. The reduction in antioxidants is common in phenylketonuric patients being mainly attributed to the restricted diet. In this work, we also verified that patients who strictly adhered to the recommended diet present reduction in blood L-carnitine levels, a compound with an antioxidant action. Also, the levels of L-carnitine in these patients showed a significant negative correlation with lipid peroxidation (measured by thiobarbituric acid-reactive species) and a significant positive correlation with the total antioxidant reactivity. This suggests that L-carnitine deficiency is related to oxidative stress in phenylketonuric patients and therefore the supplementation should be considered as an adjuvant therapy. In fact, the supplementation with L-carnitine and selenium (other antioxidant compound deficient in phenylketonuric patients) was capable to correct the lipid and protein oxidation (measured by thiobarbituric acid-reactive species and sulphydryl content, respectively) besides to normalize the glutathione peroxidase activity. In addiction, it was verified a significant inverse correlation between lipid peroxidation and L-carnitine blood levels as well as a significant positive correlation between glutathione peroxidase activity and blood selenium concentration. Taken these results together, our results suggest that oxidative stress is involved in the pathogenesis of phenylketonuria. Considering that our results may be extrapolated to the brain, which has less antioxidant defenses and several other factors that increase the production of free radicals, it may be propose that the oxidative damage contributes, at least in part, to the neurological dysfunction in phenylketonuria and, therefore, the administration of deficient antioxidants in this pathology should be considered in the therapy of the disease.

A vitamina D3 é um micronutriente obtido da dieta ou pela conversão do 7- dehidrocolesterol na epiderme após exposição à radiação UVB. A vitamina D (D2 ou D3) atua sobre o sistema renina-angiotensina-aldosterona, e sua deficiência vem sendo associada ao desenvolvimento da hipertensão. O objetivo deste estudo foi avaliar o efeito da suplementação ou deficiência de vitamina D3 em ratos espontaneamente hipertensos (SHR - spontaneously hypertensive rats) e seus controles normotensos (Wistar Kyoto - WKY) sobre a pressão arterial sistólica, danos ao DNA e cromossomos, marcadores bioquímicos do estresse oxidativo, burst oxidativo dos neutrófilos, análise de fibrose no rim e perfil de expressão de genes relacionados com a hipertensão arterial no rim e coração. Os animais foram alimentados com dieta controle (1.000 UI/kg), suplementada (10.000 UI/kg) ou deficiente (0 UI/kg) em vitamina D3 ao longo de 12 semanas. A quantificação plasmática de vitamina D3 foi avaliada pelo método ELISA (Enzyme-Linked Immunosorbent Assay) e a pressão arterial sistólica foi aferida semanalmente, por método não invasivo de pletismografia da artéria caudal. Os danos ao material genético foram avaliados pelo ensaio do cometa nas células do sangue periférico, rim e coração e pelo teste do micronúcleo nos eritrócitos da medula óssea e sangue periférico; o estresse oxidativo foi avaliado pelos ensaios de quantificação das substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBARS - Thiobarbituric Acid Reactive Substances) e glutationa (GSH) no rim e coração; o burst oxidativo em neutrófilos do sangue periférico; a quantificação de fibrose por histologia renal e a expressão gênica por RT2 ProfilerTM PCR Arrays no rim e coração. Os resultados obtidos com os ratos SHR mostraram que a suplementação com vitamina D3 reduziu a pressão arterial sistólica, não induziu danos ao DNA e aos cromossomos, estresse oxidativo ou fibrose renal, e regulou a expressão de quatro genes envolvidos com a hipertensão arterial no rim (Ace, Agt, Ren e Edn1) e cinco genes no coração (Ace, Avp, Ephx2, Mylk3 e Ren). A deficiência em vitamina D3 aumentou a pressão arterial sistólica, os danos ao DNA e aos cromossomos, a peroxidação lipídica no rim e coração, o burst oxidativo dos neutrófilos, o percentual de fibrose no rim, e a expressão de treze genes envolvidos com a hipertensão arterial no rim (Ace, Acta2, Agt, Agtr1a, Agtr1b, Alox5, Cacna1c, Ece1, Ednra, Kcnma1, P2rx4, Scnn1g e Slc7a1) e nove genes no coração (Ace, Agtr1b, Cacna1c, Drd5, Mylk2, Nostrin, Scnn1a, Scnn1g e Sphk1). Nos animais WKY, a dieta suplementada alterou a expressão do gene Ren no rim e de dez genes no coração (Ace2, Bdkrb2, Drd3, Drd5, Itpr1, Itpr2, Itpr3, Ptgs1, Scnn1a e Scnn1g); e a dieta deficiente em vitamina D3 aumentou os danos ao DNA nos eritrócitos, induziu fibrose no rim e alterou a expressão de três genes no rim (Ace, Cps1 e Arg2) e de seis genes no coração (Ace, Cacna1c, Edrna, Ephx2, Itpr1 e Itpr2). Nos parâmetros pressão arterial sistólica, danos aos cromossomos, peroxidação lipídica e burst oxidativo, os ratos WKY alimentados com as dietas suplementada ou deficiente em vitamina D3 não diferiram em relação aos animais que receberam a dieta controle. Em conclusão, a variação da concentração de vitamina D3 da dieta alterou a fisiologia da hipertensão arterial, atuando como um anti-hipertensivo na suplementação e agravando os efeitos da hipertensão na deficiência. / Vitamin D3 is a micronutrient obtained from diet or by conversion of 7- dehydrocholesterol in the skin after exposure to UVB radiation. Vitamin D (D2 or D3) acts on the renin-angiotensin-aldosterone system, and its deficiency has been associated with hypertension development. This study aimed to evaluate the effect of vitamin D3 supplementation or deficiency in spontaneously hypertensive rats (SHR - spontaneously hypertensive rats) and their normotensive controls (Wistar Kyoto - WKY) on systolic blood pressure, DNA and chromosomes damage, biochemical markers of oxidative stress, oxidative burst in neutrophils, renal fibrosis and the gene expression profile of genes related to hypertension in kidney and heart. The rats were fed a vitamin D3 control diet (1,000 IU/kg) supplemented diet (10,000 IU/kg) or deficient diet (0 IU / kg) during 12 weeks. Vitamin D3 plasma quantification was performed by ELISA (Enzyme-Linked Immunosorbent Assay) technique and systolic blood pressure was measured weekly by noninvasive plethysmography of the caudal artery. DNA and chromosomal damage was evaluated by the comet assay in the peripheral blood, kidney and heart cells and by the micronucleus test in erythrocytes from bone marrow and peripheral blood; oxidative stress was evaluated by thiobarbituric acid reactive substances (TBARS) and glutathione (GHS) assays in kidney and heart; oxidative burst in neutrophils of peripheral blood; renal fibrosis by histology and gene expression by RT2 ProfilerTM PCR Arrays in kidney and heart. The results obtained for SHR rats showed that vitamin D3 supplementation reduced systolic blood pressure, did not induced DNA or chromosomal damage, oxidative stress or renal fibrosis, and regulated the expression of four genes involved with hypertension in the kidney (Ace, Agt, Ren and Edn1) and five genes in the heart (Ace, Avp, Ephx2, Mylk3 and Ren). Vitamin D3 deficiency increased systolic blood pressure, DNA damage in erythrocytes, lipid peroxidation in kidney and heart, oxidative burst in neutrophils and the renal fibrosis, and regulates the expression of thirteen genes involved with hypertension in kidney (Ace, Acta2, Agt, Agtr1a, Agtr1b, Alox5, Cacna1c, Ece1, Ednra, Kcnma1, P2rx4, Scnn1g and Slc7a1) and nine genes in heart (Ace, Agtr1b, Cacna1c, Drd5, Mylk2, Nostrin, Scnn1a, Scnn1g and Sphk1). In WKY rats, vitamin D3 supplementation altered the expression of Ren gene in the kidney and of ten genes in the heart (Ace2, Bdkrb2, Drd3, Drd5, Itpr1, Itpr2, Itpr3, Ptgs1, Scnn1a and Scnn1g); and vitamin D3 deficiency increased DNA damage in erythrocytes and renal fibrosis, and altered the expression of three genes in the kidney (Ace, Cps1 and Arg2) and six genes in the heart (Ace, Cacna, Ednra, Ephx2, Itpr1 and Itpr2). In the parameters systolic blood pressure, chromosomal damage, lipid peroxidation and oxidative burst, WKY rats fed with vitamin D3 supplemented or deficient diet did not differ compared to rats that received vitamin D3 control diet. In conclusion, the variation of dietary vitamin D3 levels altered the physiology of hypertension, acting as an antihypertensive in supplementation and aggravating the hypertension effects in its deficiency.

Compostos antioxidantes e anti-inflamatórios vêm sendo apontados como uma alternativa para auxiliar no tratamento da epilepsia. Ácido rosmarínico (AR) e seu metabolito ácido caféico (AC) têm ação antioxidante e anti-inflamatória relatada em vários estudos. Além disso, AR tem ação inibitória sobre GABA transaminase (GABA-T), enzima que metaboliza um dos principais neurotransmissores envolvidos na epilepsia: o GABA. Nesta tese, investigamos o efeito do AR e AC em modelos de convulsão e sua ação neuroprotetora sobre o estresse oxidativo, neuroinflamação e genotoxicidade relacionados à epilepsia. Para isso, utilizou-se primeiramente o modelo de kindling induzido por pentilenotetrazol (PTZ) para avaliar o efeito dos compostos na epileptogênese. Os compostos não produziram efeito antiepileptogênico in vivo neste modelo, no entanto, algumas doses de AR e AC mostraram um efeito neuroprotetor contra o estresse oxidativo e contra o dano ao DNA induzidos pelo kindling no córtex dos camundongos, demostrando um efeito benéfico contra alterações fisiológicas associadas à epileptogênese. Baseados no fato do AR ser um inibidor da GABA-T, avaliamos o efeito dos compostos na potencialização da ação do agonista GABAérgico diazepam (DZP) sobre as convulsões agudas induzidas por PTZ e pilocarpina (PIL) e no teste do sono induzido por DZP. O efeito de AR e AC na prevenção do dano genotóxico produzido pelos modelos também foi investigado. AR e AC mostraram potencializar a ativação GABAérgica, o que foi evidenciado pelo aumento da latência para a convulsão aguda induzida por PTZ, promovido por AR (4 mg/kg), e pela redução para o início do sono induzido por DZP, promovido por AR (4 mg/kg) e AC (8 mg/kg). Além disso, AR e AC (4 mg/kg) reduziram o dano genotóxico causado por PIL. Complementarmente, verificamos (in vitro) que o pré-tratamento com AR foi capaz modular a ativação microglial, produzindo um padrão de ativação anti-inflamatório, reduzindo a formação de espécies reativas e a expressão de citocinas pró-inflamatórias, e o dano genotóxico induzido pela inflamação. Estas respostas foram relacionadas à possível inibição da via apoptótica por AR. Em suma, os trabalhos aqui apresentados evidenciaram um efeito neuroprotetor de AR e AC por reduzir o estresse oxidativo, a ativação de vias inflamatórias e o dano genotóxico, envolvidos na progressão do processo epiléptico. / Antioxidants and anti-inflammatory compounds have been identified as an alternative to improve the treatment of epilepsy. The rosmarinic acid (RA) and its metabolite caffeic acid (CA) have their antioxidant and anti-inflammatory effects reported in several studies. Moreover, AR has inhibitory action on GABA transaminase (GABA-T), the enzyme that metabolizes an important neurotransmitter involved in epilepsy: GABA. In this thesis, we investigated the effect of RA and CA in seizure models and its neuroprotective action on oxidative stress, neuroinflammation and genotoxicity related to epilepsy. For this, first we used the kindling model induced by pentylenetetrazole (PTZ-induced kindling) for evaluating the effect of compounds on epileptogenesis. The compounds had no effect antiepileptogenic in vivo in this model, however, some doses of RA and CA showed a neuroprotective effect against oxidative stress and DNA damage induced by kindling in the cortex of the mice, demonstrating a beneficial effect against physiological changes related to epileptogenesis. Based on the fact of RA being an inhibitor of GABA-T, we evaluated the effect of compounds over potentiation of action of GABAergic agonist diazepam (DZP) on acute seizures induced by PTZ and pilocarpine (PIL) and in DZP-induced sleep test. The preventive effect of genotoxic damage induced by acute seizure models also was investigated. RA and CA showed potentiate GABAergic activation, which was evidenced by increase in latency to acute seizures PTZ-induced promoted by RA (4 mg/kg), and the reduction in latency to sleep in DZP-induced sleep test promoted by RA (4 mg/kg) and AC (8 mg/kg). In addition, RA and CA (4 mg/kg) reduced the genotoxic damage caused by PIL. Moreover, we found (in vitro) that the pre-treatment with RA was able to modulate microglial activation, producing a pattern of anti-inflammatory activation, reducing the formation of reactive species and the expression of proinflammatory cytokines, consequently reducing genotoxic damage induced by inflammation. These responses were related to the possible inhibition of apoptotic pathway by RA. In short, the works presented here showed a neuroprotective effect of RA and CA because of redution of oxidative stress, inflammatory pathways and genotoxic damage, involved in the progression of the epileptic process.

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / Acridinas sÃo molÃculas policÃclicas aromÃticas planares que possuem a capacidade de intercalar no DNA nuclear. Muitos dos seus representantes apresentam propriedades antibacterianas, antiparasitÃrias e antitumorais. O presente estudo avaliou o potencial citotÃxico de 22 novos compostos acridÃnicos em linhagens de cÃlulas tumorais humanas. Dentre esses, quatro compostos [5-(acridin-9-il-metileno)-3-(4-metil-benzil)-tiazolidina-2,4-diona, AC4; 5-(acridin-9-il-metileno)-3-(4-bromo-benzil)-tiazolidina-2,4-diona, AC7; 5-(acridin-9-il-metileno)-3-(4-cloro-benzil)-tiazolidina-2,4-diona, AC10; e 5-(acridin-9-il-metileno)-3-(4-flÃor-benzil)-tiazolidina-2,4-diona, AC23] foram ativos, especialmente em HCT-8 (cÃlon) e SF-296 (glioblastoma), com valores de CI50 variando de 2,3 a 5,3 Âg/mL. Os compostos apresentaram seletividade para cÃlulas tumorais, desde que nÃo inibiram (IC50 > 25 Âg/mL) a proliferaÃÃo de cÃlulas monocucleares de sangue perifÃrico humano (CMSPH), bem como, nÃo foram capazes de induzir dano ao DNA dessas cÃlulas. Nenhum dos compostos mostrou atividade hemolÃtica contra eritrÃcitos de camundongos (EC50 > 200 Âg/mL), o que sugere uma citotoxicidade por mecanismos mais especÃficos. A fim de determinar o mecanismo envolvido na citotoxicidade seletiva dos compostos, foi realizada uma seqÃÃncia de experimentos in vitro, usando a linhagem HCT-8 como modelo. As cÃlulas foram tratadas em diferentes concentraÃÃes dos compostos (2,5; 5 e 10 Âg/mL) por 12 e 24 horas. Todos os compostos foram capazes de reduzir a viabilidade (teste do azul de tripan) e a proliferaÃÃo (ensaio do BrdU) de cÃlulas HCT-8 apÃs o tratamento. A induÃÃo de apoptose pelos derivados acridÃnicos foi determinada por citometria de fluxo (integridade da membrana, fragmentaÃÃo do DNA internucleosomal e potencial transmembrÃnico) e por anÃlise morfolÃgica das alteraÃÃes celulares (brometo de etÃdeo/laranja de acridina e hematoxilina/eosina). A anÃlise por citometria de fluxo revelou que os compostos avaliados promoveram despolarizaÃÃo mitocondrial, o qual evidencia a ativaÃÃo da apoptose pela via intrÃnseca nas cÃlulas HCT-8. Na anÃlise do screening em 3 diferentes linhagens mutantes de Saccharomyces cerevisiae, foi observado que a linhagem Top1Δ (sem topoisomerase I) mostrou moderada resistÃncia aos compostos acridÃnicos testados na concentraÃÃo de 50 Âg/mL. AlÃm disso, as acridinas inibiram parcialmente o relaxamento do DNA por topoisomerase I, sugerindo que os compostos AC4, AC7, AC10, AC23 tem o potencial antiproliferativo, em parte, relacionado a inibiÃÃo da atividade catalÃtica desta enzima. Esses dados apontam o potencial anticÃncer dos compostos testados. / Acridines are planar aromatic polycyclic molecules that have the ability to progress in nuclear DNA. Many of its representatives have antibacterial, antiparasitic and antitumor. This study evaluated the cytotoxic potential of 22 new acridine compounds in strains of human tumor cells. Among these, four compounds [5-(acridin-9-yl-methilene)-3-(4-methyl-benzyl)-thiazolidine-2,4-dione, AC4; 5-(acridin-9-yl-methilene)-3-(4-bromine-benzyl)-thiazolidine-2,4-dione, AC7; 5-(acridin-9-yl-methilene)-3-(4-chloro-benzyl)-thiazolidine-2,4-dione, AC10; and 5-(acridin-9-yl-methilene)-3-(4-fluor-benzyl)-thiazolidine-2,4-dione, AC23] were active, especially in HCT-8 (colon) and SF-296 (glioblastoma), with IC50 values ranging from 2.3 to 5.3 mg / mL. The compounds were selective for tumor cells, provided they do not inhibit (IC50 > 25 Âg/mL) cell proliferation monocucleares human peripheral blood (CMSPH) and were not able to induce DNA damage to these cells. None of the compounds showed hemolytic activity against erythrocytes of mice (EC50 > 200 Âg/mL), suggesting a cytotoxicity by more specific mechanisms. In order to determine the mechanism involved in the selective cytotoxicity of compounds was carried out a sequence of in vitro experiments, using the line HCT-8 as a model. The cells were treated in different concentrations of compounds (2.5, 5 and 10 Âg/mL) for 12 and 24 hours. All compounds were able to reduce the viability test (trypan blue) and proliferation (BrdU assay) of HCT-8 cells after treatment. Induction of apoptosis by acridine derivatives was determined by flow cytometry (membrane integrity, DNA fragmentation and internucleosomal transmembrane potential) and morphological analysis of cellular changes (ethidium bromide/acridine orange, and hematoxylin-eosin). The analysis by flow cytometry showed that the compounds evaluated promoted mitochondrial depolarization, which shows the activation of apoptosis by intrinsic pathway in HCT-8 cells. In the analysis of screening in 3 different mutant strains of Saccharomyces cerevisiae, it was observed that the line Top1Δ (without topoisomerase I) showed resistance to acridine compounds tested at a concentration of 50 Âg/mL. In addition, the acridines partially inhibited the relaxation of DNA by topoisomerase I, suggesting that the compounds AC4, AC7, AC10, AC23 has the potential antiproliferative partly related to inhibition of catalytic activity of this enzyme. These data indicate the potential anticancer compounds tested.

Introdução: A Esteato-Hepatite Não-Alcoólica (EHNA) é uma doença com alta incidência, difícil diagnóstico e tratamentos ainda não efetivos, o que impulsiona a utilização de modelos experimentais para indução da EHNA e o estudo das rotas de desenvolvimento desta doença, bem como tentativas de tratamento. Objetivo: Tem-se como objetivo desenvolver um modelo experimental de EHNA a partir do uso de uma dieta deficiente de metionina e colina (MCD) fabricada no Brasil, avaliar as alterações hepáticas, o estresse oxidativo, os danos ao DNA e os parâmetros moleculares de inflamação e fibrose decorrentes da doença, bem como avaliar a modulação resultante da suplementação do flavonóide antioxidante quercetina (Q). Métodos: Foram utilizados camundongos machos da linhagem C57BL/6 com 8 semanas. No primeiro experimento, que visou estabelecer o modelo experimental de EHNA, os animais foram divididos em dois grupos (n=15), onde um grupo foi alimentado com dieta MCD e o outro com dieta controle no período de duas semanas. No segundo experimento, utilizaram-se quatro grupos (n = 16): (i) controle + veículo (ração controle com carboximetilcelulose sódica a 1%, usada como veículo, CO + V), (ii) ração controle mais Q 50 mg / kg administrada intragastricamente (CO + Q), (iii) dieta MCD mais veículo (EHNA + V), e (iv) dieta MCD mais Q (EHNA + Q). As dietas foram administradas por 4 semanas e avaliou-se as alterações bioquímicas hepáticas, a repercussão histopatológica e imuno-histoquímica, a lipoperoxidação e as enzimas antioxidantes, os danos causado ao DNA por ensaio cometa, bem como, os parâmetros moleculares de inflamação e fibrose através da avaliação de mRNA de TNF-α, HMGB-1, COX-2, CTGF, TGF-β, MMP-9 e AREG por RT-PCR, e a expressão proteíca de TLR-4, JNK e pJNK por Western blotting, avaliando-se o efeito da suplementação do flavonóide antioxidante Q. Resultados: Os camundongos que receberam a dieta MCD apresentaram perda de peso e aumento significativo das enzimas de integridade hepática e diminuição dos níveis bioquímicos sistêmicos de glicemia, triglicerídeos, colesterol total, HDL e VLDL. Todos os animais EHNA mostraram, pelo menos, algum grau de esteatose macrovesicular. O diagnóstico de EHNA foi realizado em 100% dos camundongos que receberam a dieta MCD e nenhum dos animais que recebeu dieta controle apresentou alterações histológicas. Os animais EHNA apresentaram aumento de lipoperoxidação e do antioxidante glutationa (GSH). O ensaio cometa revelou um aumento significativo nos danos de DNA no fígado do grupo EHNA + V em comparação com CO + V. O grupo EHNA + Q mostrou danos ao DNA significativamente menores do que EHNA + V e uma significativa diminuição do processo inflamatório através da avaliação da expressão de: TNF-α, HMGB1, TLR-4, a COX-2 e JNK e na fibrose pela expressão de CTGF, TGF-β, MMP-9 e AREG no fígado. Conclusão: A dieta deficiente de metionina e colina induziu no fígado de camundongos C57BL/6 características histopatológicas semelhantes à esteatose e à esteato-hepatite de humanos. A suplementação com o flavonoide antioxidante quercetina (50 mg / kg) reduziu os níveis de lipoperoxidação, os danos ao DNA no fígado, os níveis enzimáticos hepáticos, bem como os níveis dos parâmetros moleculares inflamatórios e de fibrose estudados, sugerindo proteção hepática neste modelo. / Introduction: Non-alcoholic steatohepatitis is a disease with a high incidence, difficult diagnosis, and yet no effective treatment. This reasons lead to the use of experimental models for induction of NASH, and the study of routes developing this disease, as well as attempts to a effective therapy. Aims: This study was designed to develop an experimental model of non-alcoholic steatohepatitis based on a methionine- and choline-deficient diet which is manufactured in Brazil. Furthermore, evaluate the liver alterations, oxidative stress parameters, lipoperoxidation, DNA damage, and the molecular parameters of inflammatory and fibrosis, as well as the response to the antioxidant flavonoid quercetin (Q). Methods: Male C57BL/6 mice were used with 8 weeks of age. In the first experiment, which aimed to establish an experimental model of NASH, the animals were divided into two groups (n = 15), the experimental group fed with a methionine- and choline-deficient diet manufactured by Brazilian company PragSoluções®, and the control group fed with a normal diet, for a period of 2 weeks. In the second experiment, we used four groups (n = 16): (i) Control plus Vehicle (control ration plus carboxymethylcellulose 1% used as vehicle, CO + V); (ii) Control ration plus Q 50 mg/kg (CO + Q); (iii) MCD diet plus vehicle (NASH + V); and (iv) MCD diet plus Q (NASH + Q). Diets were administered for 4 weeks, which aimed to evaluate the hepatic biochemical changes, the histopathological impact and immunohistochemical analysis, lipid peroxidation and antioxidant enzymes, the damage caused to DNA, and the molecular parameters of inflammation and fibrosis by assessment of mRNA of TNF-α, HMGB-1, COX-2, CTGF, TGF-β, MMP-9 and AREG by RT-PCR Protein expression and TLR-4, pJNK and JNK by Western blotting to assess the effects of supplementation of the antioxidant flavonoid Q. Results: The mice that received the methionine- and choline-deficient diet showed weight loss and significant increase in hepatic damage enzymes, as well as a decrease on systemic levels of glycemia, triglycerides, total cholesterol, HDL and VLDL. The diagnosis of non-alcoholic steatohepatitis was performed in 100% of the mice that were fed the methionine- and choline-deficient diet. All non-alcoholic steatohepatitis animals showed some degree of macrovesicular steatosis, ballooning, and inflammatory process. None of the animals which were fed with the control diet presented histological alterations. All non-alcoholic steatohepatitis animals showed significantly increased lipoperoxidation and antioxidant GSH activity. The comet assay revealed a significant increase in DNA damage in the NASH + V group, in comparison to CO + V. The NASH + Q group showed significantly lower DNA damage than NASH + V. The NASH+Q group showed a significant reduction of inflammation based on the expression of TNF-α, HMGB1, TLR-4, COX-2 and JNK and a reduction in fibrosis based on the expression of CTGF, TGF-β, MMP-9 and AREG in the liver. Conclusion: The low cost and easily accessible methionine- and choline-deficient diet explored in this study is highly effective in inducing steatosis and steatohepatitis in animal model, leading to alterations that are similar to those observed in human livers. The results demonstrate that an antioxidant supplementation of Q 50 mg / kg reduced the levels of lipid peroxidation, DNA damage, liver enzymes, as well as the levels of inflammation and fibrosis in the liver, suggesting protective effects of the liver in this model.

Benzo[a]pireno (BaP) é um contaminante ambiental formado durante a combustão incompleta ou pirólise de material orgânico. O papel do BaP como um potente agente mutagênico e carcinogênico está bem definido, no entanto, poucos estudos foram publicados relacionados aos efeitos neurotóxicos provocados por este composto. Devido a presença de BaP como contaminante de alimentos e água, o objetivo deste trabalho foi investigar os efeitos da administração subcrônica oral de BaP, nas concentrações de 1 mg/kg e 2 mg/kg, em ratos machos e fêmeas sobre parâmetros comportamentais (atividade locomotora e memória de reconhecimento de objetos), dano ao DNA através do ensaio cometa, medida do conteúdo e secreção da proteína S100B, medida de GFAP e alterações na via das MAPKs (ERK1/2, JNK1/2 and p38MAPK). As duas doses utilizadas neste estudo são equivalentes aos níveis de contaminação em fumantes, consumidores de grandes quantidades de produtos como carne defumada, grelhados e peixes, ou mesmo em indivíduos com alta exposição ocupacional. Como resultados, encontramos, que a atividade locomotora aumentou nos animais tratados com BaP, tanto os machos como as fêmeas. No teste de reconhecimento de objetos, os machos apresentaram um déficit na memória de curta duração, memória esta não testada no grupo das fêmeas. O dano ao DNA foi significativamente maior nos animais tratados com BaP, onde foi observado danos de classe três e quatro, os mais graves. No imunoconteúdo de GFAP os animais tratados com BaP apresentaram uma tendência de aumento de astrogliose hipocampal, que provavelmente poderá ser confirmada se aumentarmos o tempo de administração. A secreção de S100B apresentou-se alterada tanto no líquor quanto no soro, a qual pode atuar tanto na sinalização neurônio-astrócito, em condições fisiológicas ou patológicas, quanto em diversas doenças neurodegenerativas. Foi observado também alteração na via das MAPKs, onde o tratamento com BaP diminuiu a fosforilação da ERK2 hipocampal, não alterando as demais testadas. O BaP foi capaz de induzir danos ao DNA, alterar a atividade locomotora, prejudicar a memória e alterar parâmetros neuroquímicos dos animais, mesmo em uma concentração encontrada como contaminante de alimentos e água, apontando para a necessidade de uma legislação mais eficiente para este composto, visto que pode acarretar sérios problemas à saúde. / Benzo[a]pyrene (BaP) is an environmental contaminant formed during incomplete combustion or pyrolysis of organic material. The role of the BaP as a potent mutagenic and carcinogenic agent is well defined; however, few studies have been published related to the neurotoxic effects of BaP. Due to the presence of BaP as a contaminant of food and water, the objective of this study was to investigate the effects of subchronic oral administration of BaP, concentrations of 1mg/kg and 2mg/kg, in male and female rats on behavioral parameters (locomotor activity and object recognition memory), DNA damage through comet assay, as the content and secretion of S100B, measure of GFAP and changes in the pathway of MAPKs (ERK1/2, JNK1/2 and p38MAPK). The two doses used in this study are equivalent to the contamination levels in smokers, consumers of large quantities of products such as smoked meat, grilled meats and fish, or even in individuals with high occupational exposure. As a result, there was an increased locomotor activity in both males and females treated with BaP. In the object recognition test, males showed a deficit in short-term memory. This parameter was not tested in the group of females. The DNA damage index, evaluated by the nucleus fragment migration (DNA grade 1-4) was significantly increased in animals treated with BaP, due to the nigher presence of grade 3-4 of DNA tail lengh. In immunocontent GFAP, animals treated with BaP showed a trend of increased astrogliosis hippocampal, which can probably be confirmed if we increase the time of administration. The secretion of S100B showed changed both in serum and cerebrospinal fluid, which can act in neuron-astrocyte signaling in physiological or pathological conditions, and in various neurodegenerative diseases. It was also observed changes in the MAPK pathway, whereas treatment with BaP decreased the phosphorylation of ERK2 hippocampal, without altering the others tested. BaP was able to induce DNA damage, alteration of locomotor activity, impair memory, and changes neurochemical parameters of the animals, even at a concentration found as a contaminant of food and water, pointing to the need for legislation more efficient for this compound, since it can cause serious health problems.