A Terapia Fotodinâmica é um tratamento promissor no cura de várias doenças oftalmológicas e dermatológicas, assim como tumores. Este tratamento utiliza a combinação de luz e um composto fotossensível na presença de oxigênio. Neste trabalho objetivamos entender mecanismos de fotossensibilização em membranas. Para isso, estudamos os efeitos de irradiação em Vesículas Unilamelares Gigantes (GUVs) compostas de POPC e Cardiolipina (CL) e POPC e Colesterol (Col), contendo uma molécula fotoativa (diC12-porf) ancorada à superfície dessas membranas. GUVs compostas por POPC e POPC:Col na presença da molécula fotoativa reagem ao estímulo da luz exibindo um aumento de área seguido de flutuações. O mesmo foi observado para membranas de POPC contendo menos que 50mol% de CL. Já para composições contendo 50mol% de CL, a membrana passa a formar domínios lipídicos podendo ou não ser destruída durante a irradiação. Estes domínios podem ser suprimidos com a adição de EDTA (agente quelante de íons divalentes) na solução. Ao adicionarmos CaCl2 ao meio externo das GUVs contendo EDTA, percebemos que o efeito dos domínios e destruição da membrana reaparece. Tal fato evidencia que íons Ca++ presentes em solução devem complexar com as cargas da CL, levando à formação de domínios lipídicos. Ao quantificar o aumento de área sofrido pelas membranas percebemos que a presença de CL na membrana de POPC inibe o aumento de área para concentrações acima de 40mol% de CL. Já a presença de Col na membrana parece não contribuir significativamente para o aumento de área, embora o mesmo sofra oxidação. Além disso, evidenciou-se que na presença de CL/Col o tempo de fotoclareamento de diC12-porf é muito maior do que na ausência destes. Estes resultados evidenciam que a inclusão de CL na membrana oferece um número maior de sítios de reação para o oxigênio singlete reduzindo a foto-degradação da molécula fotoativa. Já a inclusão de Col aumenta o tempo de vida da molécula fotoativa provavelmente devido ao fato da dupla ligação do Col estar mais próxima ao centro produtor de oxigênio singlete do que a dupla ligação do POPC. / Photodynamic Therapy is a promising treatment for the cure of many diseases, like tumors. This treatment uses a combination of light and a photosensitive molecule in the presence of oxygen. In this way, our objective is to understand photosensibilization mechanisms on membranes. For this purpose, we studied the effects of irradiation in Giant Unilamelar Vesicles (GUVs) composed of POPC and Cardiolipin (CL) and POPC and Cholesterol (Chol) in the presence of a photosensitive molecule (diC12-porf). When the GUVs composed of POPC or POPC and Cholesterol (Chol) in the presence of the photosensitive molecule were irradiated, increase in surface area followed by fluctuations was observed. For GUVs composed of low concentrations of CL, the membrane photo-response was similar to that observed for pure POPC. For GUVs composed of 50 mol% CL different responses to light irradiation were observed. Some lipid domains appear for GUVs in water under irradiation and the GUV might be destroyed. When the irradiation was done in the presence of EDTA (chelant agent), the formation of the domains was prevented. Further addition of CaCl2 to this solution induced the formation of domains again leading eventually to membrane disruption. These results suggest that divalent cations have effect on the binding to CL negative polar heads, favoring lipid domain formation. We quantified the area increase obtained for the GUVs. For GUVs composed of CL we observed that until 40mol% of CL, the maximum expansion reached by the membrane area was similar to that obtained for pure POPC. For 50mol% of CL the increase of area is smaller than that found for GUVs composed only by POPC. For GUVs composed of Chol the behavior of the area is similar to that found for POPC. This means that the increase of area is mainly related to POPC peroxidation, although Chol hydroperoxide must be concomitantly formed too. Further, we observed that the diC12-porf photobleaching characteristic time for GUVs composed of CL/Chol is greater than that noted for GUVs composed of POPC. This means that when we introduce CL we are increasing the possibilities of reaction of the singlet oxygen and the photosensitive molecule is protected. The insertion of Chol in the membrane also protects the photosensitive molecule.

Exposição a Hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPAs) está relacionada com o aumento de risco de câncer. Esses carcinógenos dependem da sua ativação para intermediários eletrofílicos para causar danos em biomoléculas. As vias de ativação melhor estudadas incluem (i) a formação de diol-epóxido nas regiões de baía ou fjord dos HPAs através de epoxidações catalisadas pela citocromo P450 (CYP450), com uma hidrólise intermediária pela epóxido hidrolase e (ii) oxidação (CYP450 ou peroxidases) levando à formação de um cátion radical reativo. Outras vias incluem a formação de derivados metilados, quinonas e metabólitos de anel aberto cujas contribuições para a carcinogênese ainda são pouco estudadas, assim como o papel do estresse oxidativo na toxicidade dos HPAs. Neste trabalho foi investigado a citotoxicidade e genotoxicidade do indeno[1,2,3-cd]pireno, trifenileno e coroneno e seus produtos de oxidação (quinonas e hidroquinonas). Linhagens de carcinoma hepatocelular humano (HepG2) e de hepatócitos humanos normais (THLE-2) foram incubadas com os HPAs e suas respectivas quinonas e hidroquinonas acetiladas para análise de viabilidade celular (MTT) em diferentes condições de cultivo (por 16 horas, de 20 a 200 uM). Células HepG2 foram incubadas por 16 horas com indeno[1,2,3-cd]pireno (50 µM), coroneno (20 µM), trifenileno (10 uM) ou seus produtos de oxidação (quinonas e hidroquinonas acetiladas) para análise de dano oxidativo em DNA e peroxidação lipídica. Nas concentrações descritas acima, esses HPAs estruturalmente diferentes e seus produtos de oxidação são citotóxicos e levam ao aumento dos níveis de 7,8- dihidro-8-oxo-2\'-desoxiguanosina e malonaldeído. Tais danos podem contribuir para o aumento do risco de desenvolvimento de doenças, como o câncer, na população exposta. / Exposure to Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAH) is related to the increase in the risk of cancer. These carcinogens depend on their activation by electrophilic intermediates to cause damage on biomolecules. The best understood activation pathways include (i) the formation of diol-epoxide in the bay and fjord regions of the PAH through epoxidations catalyzed by cytochrome P450 (CYP450), with an intermediate hydrolysis by epoxide hydrolase and (ii) oxidation (CYP450 or peroxidases) leading to the formation of a reactive cationic radical. Other pathways include the formation of methylated derivatives, quinones and open-ring metabolites whose contributions to carcinogenesis, as well as the role of oxidative stress on PAH toxicity, have not been extensively studied yet. This work investigated the cytotoxicity and genotoxicity of indene[1,2,3-cd]pyrene, triphenylene and coronene and their oxidation products (quinones and hydroquinones). Strains of human hepatocellular carcinoma (HepG2) and of normal human hepatocytes (THLE-2) were incubated with PAH and their respective quinones and acetylated hydroquinones and afterwards analyzed for cell viability (MTT) under different culture conditions (for 16 hours, 20 to 200 BM). HepG2 cells were incubated for 16 hours with indene[1,2,3-cd]pyrene (50 BM), coronene (20 BM), triphenylene (10 BM) or their oxidation products (quinones and acetylated hydroquinones) and afterwards analyzed for oxidative damage on DNA and lipid peroxidation. In the mentioned concentrations, these structurally different PAHs and their oxidation products are cytotoxic and lead to an increase in the levels of 7,8-dihydro-8-oxo-2\'-deoxyguanosine and malonaldehyde. Such damages may contribute to increase the risk of diseases like cancer in the exposed population.

Os lipídeos abrangem uma ampla gama de moléculas hidrofóbicas presentes nas células. As características moleculares dos lipídios determinam sua localização celular e função biológica. Em geral, os lipídios são considerados componentes essenciais de membranas, reservatórios de energia e moduladores de vias de sinalização ligadas ao metabolismo celular, sobrevivência, entre outros. Em mamíferos, grande parte dos lipídios é esterificada em ácidos graxos poli-insaturados (PUFAs), especialmente os ácidos docosahexaenóico (DHA) e araquidônico (ARA), essenciais para vários processos fisiológicos, incluindo o desenvolvimento normal do cérebro. No entanto, os PUFAs são muito suscetíveis à oxidação por espécies reativas de oxigênio (ROS) geradas endogenamente. Uma vez oxidados, lipídios são capazes de modificar grupos tióis de peptídeos e proteínas, levando à modulação das vias de sinalização e alterando o balanço redox celular. No capítulo 1, foram investigados os mecanismos envolvidos na modificação de grupos tióis de peptídeos e proteínas por produtos de auto-oxidação de PUFAs. Com as análises realizadas foi possível identificar vários adutos de glutationa (GSH) covalentemente modificados por endoperóxidos cíclicos derivados de DHA e ARA. Uma análise detalhada dos espectros de MS/MS dos adutos de GSH revelou que GSH e endoperóxidos cíclicos são provavelmente ligados através de uma ligação química de enxofre-oxigênio, em uma reação que envolve um ataque nucleofílico do ânion tiolato. Além disso, sugerimos que a eficiência da modificação do tiol por endoperóxidos cíclicos também é dependente da reatividade do tiol, como demonstrado pela modificação covalente do resíduo de cisteína mais reativo (Cys111) da enzima antioxidante superóxido dismutase 1(SOD1). Modificações químicas de tióis por endoperóxidos cíclicos podem modular a agregação proteica e o status redox celular, produzindo adutos de GSH capazes de modular a inflamação, como relatado para os conjugados de GSH gerados enzimaticamente. No capítulo 2, nós investigamos o papel dos lipídios na esclerose lateral amiotrófica (ALS), uma vez que a inflamação e o estresse oxidativo nos neurônios motores contribuem para o desenvolvimento desta doença neurodegenerativa. Usando uma abordagem lipidômica não direcionada baseada em espectrometria de massa acoplada à cromatografia líquida (UHPLC-MS/MS), nós investigamos o metabolismo lipídico no córtex motor e na medula espinhal de um modelo de ratos com ALS. A análise do córtex motor mostrou que as principais alterações lipídicas foram dependentes da idade e ligadas ao metabolismo dos esfingolipídios. Em contraste, as principais alterações lipídicas na medula espinhal foram encontradas no grupo sintomático da ALS, sendo o metabolismo de ceramidas, ésteres de colesterol e cardiolipinas os mais afetados. De acordo com os resultados obtidos e dados relatados na literatura, propusemos um mecanismo baseado em neuroproteção que envolve o acúmulo de ésteres de colesterol esterificados em PUFAs em astrócitos. Coletivamente, nossos achados sugerem que os lipídios desempenham um papel crucial na modulação de processos celulares ligado à oxidação de tióis e à neurodegeneração. / Lipids encompass a wide range of hydrophobic molecules present in cells. The molecular characteristics of lipids determine their cellular localization and biological function. In general, lipids are regarded as essential components of membranes, as energy reservoir and modulators of signaling pathways linked to cellular metabolism and survival, among others. In mammals, a large part of the lipids are esterified to polyunsaturated fatty acids (PUFAs), especially docosahexaenoic (DHA) and arachidonic (ARA) acids, essential for several physiological processes, including normal brain development. However, PUFAs are very susceptible to oxidation by reactive oxygen species (ROS) generated endogenously. Once oxidized, lipids are able to modify thiol groups of peptides and proteins leading to modulation of signaling pathways and cellular redox balance. In the chapter 1, we investigated the mechanisms involved in modification of thiol groups of peptides and protein by autoxidation products derived from PUFAs. Here, we identified several glutathione (GSH) adducts covalently modified by hydroxy-endoperoxides derived from both DHA and ARA. Detailed inspection of MS/MS spectra of GSH-adducts revealed that GSH and hydroxy-endoperoxides are likely bonded through a sulfur-oxygen chemical bond in a reaction which involves a nucleophilic attack by the thiolate anion. Also, we suggest that the efficiency of modification of thiol by hydroxy-endoperoxides are also dependent of the thiol reactivity, as demonstrated by covalent modification of the most reactive cysteine residue (Cys111) of the antioxidant enzyme Cu,Zn-superoxide dismutase (SOD1). Chemical modifications of thiol groups by hydroxy-endoperoxides may modulate protein aggregation and cellular redox status, yieldingGSH adducts capable to modulate inflammation, as reported for the enzymatically generated counterparts. In the chapter 2, we investigated the role of lipids in amyotrophic lateral sclerosis (ALS), since inflammation and oxidative stress in motor neurons are hallmarks of this neurodegenerative disease. Using an untargeted lipidomics approach based on mass spectrometry coupled to liquid chromatography (UHPLC-MS/MS), we investigated the lipid metabolism in motor cortex and spinal cord tissues of a rodent model of ALS. Analysis of the motor cortex showed that the main lipid alterations were age-dependent and linked to metabolism of sphingolipids. In contrast, the major lipid alterations in the spinal cord were found in ALS symptomatic group, being the metabolism of ceramides, cholesteryl esters and cardiolipin the most affected. According to our findings and data reported in the literature, we proposed a mechanism based on neuroprotection that involves accumulation of cholesteryl esters esterified to PUFAs in astrocytes. Collectively, our findings suggest that lipids play a crucial role in modulation of cellular process linked to thiol metabolism and neurodegeneration.

O estresse oxidativo (EO), fenômeno decorrente do desequilíbrio entre a geração de espécies reativas de oxigênio (ERO) e/ou depleção antioxidante (AO), está envolvido na patogênese de diversas doenças e desordens, incluindo o diabetes mellitus tipo 2 (DM2) e a doença periodontal. Uma das conseqüências da geração excessiva das ERO é a destruição tecidual promovida pela peroxidação lipídica, e para combater estes efeitos deletérios, o organismo desenvolveu mecanismos de defesa, como os AO e peroxidases. Objetivos: Avaliar o comportamento dos marcadores de EO na saliva total (SALT) de pacientes com ou sem DM2, portadores ou não de periodontite crônica generalizada (PCG); e verificar e comparar o efeito do tratamento periodontal não-cirúrgico (TPNC) sobre esses marcadores entre os pacientes. Materiais e Métodos: 121 pacientes participaram deste estudo e foram alocados em 4 grupos: diabéticos com PCG (DMPC), diabéticos sem PCG (DM), pacientes sistemicamente saudáveis com PCG (PC) e pacientes sistemicamente saudáveis e sem periodontite (C). Os índices de Placa (IP), nível clínico de inserção (NCI), profundidade clínica de sondagem (PCS) e sangramento à sondagem (SS) foram coletados para a avaliação dos parâmetros clínicos periodontais. Foram também coletadas amostras de sangue periférico e SALT para analisar respectivamente a hemoglobina glicada (HbA1c) e os marcadores de EO, superóxido dismutase (SOD), estado total de antioxidante (TAS) e substâncias reativas do ácido tiobarbitúrico (TBARS) e peroxidase salivar (SPO). As coletas foram realizadas no baseline e após 30 dias do tratamento, previamente à avaliação e reavaliação clínica. Os pacientes DMCP e PC passaram por TPNC, e os DM e C, receberam apenas orientação de higiene oral e profilaxia. Resultados: No baseline, os grupos DMPC e PC apresentaram valores significativamente maiores dos parâmetros clínicos PCS, SS, IP e NCI quando comparados aos grupos DM e C (p<0.05). Após o TPNC, todos esses parâmetros mostraram melhoras significativas (p<0,05). A HbA1c foi significativamente maior no grupo DMPC quando comparado com DM no baseline (p<0,05), no entanto, o TPNC não promoveu melhora significativa após 1 e 3 meses de acompanhamento glicêmico, ainda que, a redução percentual (0,4%) observada possa ser considerada importante. Quanto aos marcadores, no grupo DMPC os valores de TBARS foram significativamente menores comparados aos grupos DM, PC e C (p<0.05), e os de SPO foi significativamente maior em relação aos grupos PC e C (p<0.05), com correlação negativa entre TBARS e SPO (r=-0.35; p=0.002), enquanto que os valores de TAS e SOD não mostraram diferenças significativas entre os grupos estudados (p>0.05). Após o TPNC, os níveis de TBARS aumentaram significativamente, e os de SPO diminuíram significativamente apenas no grupo DMPC (p<0.05 e p<0.05), ao passo que os valores de SOD e TAS permaneceram inalterados nos dois grupos. Conclusão: No baseline, os valores de TBARS e de SPO estiveram alterados nos pacientes DMPC com resultados que mostram correlação inversa entre TBARS/SPO, e após o TPNC houve nova alteração. O comportamento dos marcadores de EO na saliva mostrou a busca pelo ponto de equilíbrio por diversas vias e que este pode ser alterado pelo uso de medicamentos, como a metformina. / Oxidative stress (OS), resulting phenomenon from reactive oxidative species (ROS) and/or antioxidant (AO) depletion imbalance, is involved in many diseases and disorders pathogenesis, including type 2 diabetes mellitus (T2DM) and periodontal disease. One of the ROS excessive generation consequences is the tissue destruction promoted by lipid peroxidation. To strike ROS deleterious effects, the organism developed several defense mechanisms, such as AO and peroxidase systems. Objectives: To evaluate the OS markers behavior in whole saliva (WS) of patients who has or not T2DM, with or without generalized chronic periodontitis (GCP); and to verify and to compare non-surgical periodontal treatment (NSPT) effect on these markers. Material and Methods: 121 patients participated of this study and were allocated in 4 groups: diabetics with chronic periodontitis (DMPC), diabetics periodontally heathy (DM), sistemically healthy with chronic periodontitis (PC) and sistemically and periodontally healthy patients (C). Plaque index (PI), clinical attachment level (CAL), probing depth (PD) and bleeding on probing (BOP) were collected for periodontal clinical paramethers. Peripheral blood and WS samples were collected respectively for glycated hemoglobin (HbA1c) and OS markers, such as superoxide dismutase (SOD), total antioxidant status (TAS), thiobarbituric acid reacting substances (TBARS) and salivary peroxidase (SPO), assessment. Collections were performed at baseline and 30 days after treatment, previously to clinical evaluation and reevaluation. GCP patients (DMPC and PC) were submitted to NSPT, and those with periodontal health (DM and C) received oral hygiene instructions and prophilaxys only. Results: At baseline, DMPC and PC patients showed PD, BOP, PI and CAL higher levels when compared to DM and C groups (p<0.05). After NSPT, all these clinical parameters had significant improvement (p<0.05) in both groups. HbA1c medians were significantly higher in DMPC when compared to DM, at baseline, however, the NSPT did not improved after 1 and 3 months of glicemic control, though percentual reduction (0.4%) observed at clinical point of view might be considered important. As to laboratorial analysis, in DMPC group, TBARS levels were significantly decreased compared to DM, PC and C (p<0.05), and SPO activity were significantly higher than PC and C (p<0.05), with negative correlation between TBARS and SPO (r=-0.35; p=0.002), while TAS levels and SOD activity did not show any significant differences among studied groups (p>0.05). After NSPT, TBARS levels increased significantly, and SPO decreased significantly only in DMPC group (p<0.05 and p<0.05), whereas SOD and TAS values remained unchanged in DMPC and PC groups. Conclusion: At baseline, TBARS levels and SPO activity have been altered in DMPC patients and with results that showed inverse correlation between TBARS/SPO, and after NSPT, another modification occurred. OS markers levels behavior in WS showed a search for balance and this might be changed by medication use, as metformin.

Exposição a Hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPAs) está relacionada com o aumento de risco de câncer. Esses carcinógenos dependem da sua ativação para intermediários eletrofílicos para causar danos em biomoléculas. As vias de ativação melhor estudadas incluem (i) a formação de diol-epóxido nas regiões de baía ou fjord dos HPAs através de epoxidações catalisadas pela citocromo P450 (CYP450), com uma hidrólise intermediária pela epóxido hidrolase e (ii) oxidação (CYP450 ou peroxidases) levando à formação de um cátion radical reativo. Outras vias incluem a formação de derivados metilados, quinonas e metabólitos de anel aberto cujas contribuições para a carcinogênese ainda são pouco estudadas, assim como o papel do estresse oxidativo na toxicidade dos HPAs. Neste trabalho foi investigado a citotoxicidade e genotoxicidade do indeno[1,2,3-cd]pireno, trifenileno e coroneno e seus produtos de oxidação (quinonas e hidroquinonas). Linhagens de carcinoma hepatocelular humano (HepG2) e de hepatócitos humanos normais (THLE-2) foram incubadas com os HPAs e suas respectivas quinonas e hidroquinonas acetiladas para análise de viabilidade celular (MTT) em diferentes condições de cultivo (por 16 horas, de 20 a 200 uM). Células HepG2 foram incubadas por 16 horas com indeno[1,2,3-cd]pireno (50 &#181;M), coroneno (20 &#181;M), trifenileno (10 uM) ou seus produtos de oxidação (quinonas e hidroquinonas acetiladas) para análise de dano oxidativo em DNA e peroxidação lipídica. Nas concentrações descritas acima, esses HPAs estruturalmente diferentes e seus produtos de oxidação são citotóxicos e levam ao aumento dos níveis de 7,8- dihidro-8-oxo-2\'-desoxiguanosina e malonaldeído. Tais danos podem contribuir para o aumento do risco de desenvolvimento de doenças, como o câncer, na população exposta. / Exposure to Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAH) is related to the increase in the risk of cancer. These carcinogens depend on their activation by electrophilic intermediates to cause damage on biomolecules. The best understood activation pathways include (i) the formation of diol-epoxide in the bay and fjord regions of the PAH through epoxidations catalyzed by cytochrome P450 (CYP450), with an intermediate hydrolysis by epoxide hydrolase and (ii) oxidation (CYP450 or peroxidases) leading to the formation of a reactive cationic radical. Other pathways include the formation of methylated derivatives, quinones and open-ring metabolites whose contributions to carcinogenesis, as well as the role of oxidative stress on PAH toxicity, have not been extensively studied yet. This work investigated the cytotoxicity and genotoxicity of indene[1,2,3-cd]pyrene, triphenylene and coronene and their oxidation products (quinones and hydroquinones). Strains of human hepatocellular carcinoma (HepG2) and of normal human hepatocytes (THLE-2) were incubated with PAH and their respective quinones and acetylated hydroquinones and afterwards analyzed for cell viability (MTT) under different culture conditions (for 16 hours, 20 to 200 BM). HepG2 cells were incubated for 16 hours with indene[1,2,3-cd]pyrene (50 BM), coronene (20 BM), triphenylene (10 BM) or their oxidation products (quinones and acetylated hydroquinones) and afterwards analyzed for oxidative damage on DNA and lipid peroxidation. In the mentioned concentrations, these structurally different PAHs and their oxidation products are cytotoxic and lead to an increase in the levels of 7,8-dihydro-8-oxo-2\'-deoxyguanosine and malonaldehyde. Such damages may contribute to increase the risk of diseases like cancer in the exposed population.

Made available in DSpace on 2016-12-23T13:48:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao de Priscilla Nobres dos Santos.pdf: 2094546 bytes, checksum: c80405345425c181dbb6a9991aee2f2a (MD5) Previous issue date: 2011-02-22 / Banana s culture in Brazil and in the state of Espírito Santo presents, in parts, an essential peculiar character, constituting an important source of income for small rural producers. Besides biotical factors, temperature and pluviousity are directly related to the banana tree s growing, because they provoke an effect upon the speed of most metabolic processes, influencing the vegetative cycle, the photosynthetic activity and the breathing activity. Therefore, this assignment has the purpose to evaluate the physiological and biochemical responses of banana trees grown in situ Prata (AAB), Japira (AAAB) and Vitória (AAAB) in two cycles of development stage Mother-plant and Child-plant. The results show that the photochemical behavior of the three cultivars leaves got very compromised in June, a month when temperatures are usually low. A smaller use of energy might have been caused by a bigger destabilization of the membranes, which, as a consequence, might have been determinant for obtaining a smaller rate of total chlorophylls. Among the cultivars analyzed, the physiological behavior of cultivar Prata were the less tolerant to the changes in the non-biotical factors. The cultivars Japira and Vitória presented similar physiological responses, which can be explained for its philogenetic proximity. The nutrients contents did not present significant differences between the months and the cultivars. However, they were pretty significant when ones check the fruit formation. The cultivars Japira and Vitória established, before harvest, a good chemical performance that possibly have favored the fruits formation / A bananicultura no Brasil e no estado do Espírito Santo apresenta, em parte, caráter essencialmente familiar, constituindo-se como uma importante fonte de renda para os pequenos produtores rurais. Além dos fatores bióticos, a temperatura e a pluviosidade são fatores relacionados diretamente com o crescimento da bananeira, pois exercerem efeito sobre a velocidade da maioria dos processos metabólicos, no ciclo vegetativo e na atividade fotossintética e respiratória. Dessa forma, este trabalho tem por objetivo avaliar as respostas fisiológicas e bioquímicas de bananeiras cultivadas in situ Prata (AAB), Japira (AAAB) e Vitória (AAAB) em dois do estádio do desenvolvimento (Planta-Mãe e Planta- Filha). Os resultados mostram que o desempenho fotoquímico das folhas das três cultivares ficou bastante comprometido no mês de junho, período caracterizado por temperaturas mais baixas. Um menor aproveitamento de energia pode ter sido causado por uma maior desestabilização das membranas, que, consequentemente, pode ter sido determinante para a obtenção de um menor índice de clorofilas totais. Das cultivares analisadas, a cv. Prata foi a que apresentou uma resposta fisiológica menos tolerante às alterações nos fatores abióticos. As cultivares Japira e Vitória apresentaram respostas fisiológicas bem semelhantes, o que pode ser explicado pela sua maior proximidade filogenética. Os teores de nutrientes não apresentaram diferenças significativas entre os meses e as cultivares. No entanto, em relação à formação do fruto foram bastante significativas. As cultivares Japira e Vitória estabeleceram, na fase pré-colheita, um bom rendimento químico que, possivelmente, favoreceu a formação dos frutos

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Oxidative stress is a process characterized by the antioxidant defense system decrease and/or an excessive reactive species (RS) production. RS are substances capable of attacking proteins, lipids and DNA. The oxidative damage caused to lipids is known as lipid peroxidation, which leads to the increase of malondialdehyde (MDA) levels. Oxidative stress is involved in the pathogenesis of many chronic diseases, including diabetes, cancer, Parkinson s disease and damaged tissue in exposed to chemical agents, such as neurotoxicity, hematotoxicity and nefrotoxicity. It is known that there is a close relation between organic solvents, present in paints, and oxidative stress. Thus, the body has an elaborate antioxidant defense system, the exogenous antioxidants, such as lipid soluble vitamins, and the endogenous system, such as antioxidant enzymes. In this study a method has been validated and optimized for simultaneous quantification of retinol, α-tocopherol, lycopene and β- carotene using high performance liquid chromatography (HPLC-UV/fluorescence). The analytical parameters of validation analyzed were linearity, precision, accuracy, recovery and limits of detection (LOD) and quantification (LOQ). For all the vitamins analyzed, the linear regression coefficients were > 0.99, CV% < 5%;% bias < ± 6% recovery > 92% and the LOD and LOQ values obtained were satisfactory for routine clinical application for all analytes. The validated method was applied to a group of occupationally exposed to paints (n = 45) and a non-exposed group (control group, n = 30). The results indicated that all vitamins, except vitamin E, were significantly lower in the exposed group. Moreover, the possible correlation between endogenous and exogenous antioxidants and lipid damage was evaluated. Quantifications were done to assess endogenous antioxidants, reduced glutathione (GSH) in erythrocytes, the enzymes superoxide dismutase (SOD) and catalase (CAT) in whole blood through spectroscopic methods, and malondialdehyde (MDA) levels in plasma through HPLC-VIS in both study groups, exposed (n=42) and controls (n=28). The biological monitoring was performed by measurement of blood toluene, since in previous studies, it was suggested that this solvent would be the major inducer of lipid peroxidation. Despite the low levels of toluene found, exposed workers presented higher levels of MDA and the antioxidant enzymes (SOD and CAT) activities were significantly elevated when compared with the control group; and this increase was accompanied by depletion of GSH levels. Also, several correlations were observed between MDA and the enzymatic (SOD and CAT) and non-enzymatic antioxidants (GSH), and with lipid-soluble vitamins as well, except vitamin E. Through statistical tests the antioxidants which have a greater influence on the levels of MDA were evaluated. Among the antioxidants tested, GSH and carotenoids (mainly β- carotene) were suggested as main responsible for the reduction of lipid peroxidation. Thus, it can be suggested that high intakes of exogenous antioxidants, such as carotenoids,, tend to decrease lipid damage in occupationally exposed individuals to solvents constituent of paints. / O estresse oxidativo é um processo caracterizado pela diminuição do sistema de defesa antioxidante e/ou por uma produção excessiva de espécies reativas (ERs). As ERs são substâncias capazes de lesar proteínas, lipídios e DNA. Quando os lipídios são atingidos ocorre um processo chamado de peroxidação lipídica que leva ao aumento nos níveis de malondialdeído (MDA). O estresse oxidativo está envolvido com a patogênese de muitas doenças crônicas, como diabetes, câncer, doença de Parkinson e em danos teciduais em expostos a agentes químicos, como neurotoxicidade, hematotoxicidade e nefrotoxicidade. Sabe-se que existe uma estreita relação entre os solventes orgânicos, presentes em tintas, e o estresse oxidativo. Diante disso, o organismo dispõe de um elaborado sistema de defesa antioxidante, os antioxidantes exógenos, como as vitaminas lipossolúveis e o sistema endógeno como enzimas antioxidantes. Dessa forma, nesse estudo foi primeiramente otimizada e validada metodologia para simultânea quantificação de antioxidantes exógenos: retinol, α-tocoferol, licopeno e β-caroteno, utilizando cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE-VIS/fluorescência). Os parâmetros analíticos de validação analisados foram linearidade, precisão, exatidão, recuperação e limites de detecção (LD) e quantificação (LQ). Para todas as vitaminas analisadas, os coeficientes de regressão linear foram > 0,99; CV% < 5%; bias% < ± 6%; recuperação > 92% e os valores de LD e LQ obtidos foram satisfatórios para aplicação na rotina clínica. O método validado foi aplicado em um grupo de expostos ocupacionalmente a tintas (n=45) e um grupo de não expostos (controle, n=30). Os resultados indicaram que todas as vitaminas, exceto a vitamina E, foram significativamente menores no grupo exposto. Além disso, avaliou-se o possível efeito protetivo de antioxidantes exógenos e endógenos sobre o dano lipídico. Foram realizadas as dosagens dos antioxidantes endógenos, glutationa reduzida (GSH) em eritrócitos, das enzimas superóxido dismutase (SOD) e catalase (CAT) em sangue total por métodos espectrofotométricos e os níveis de malondialdeído (MDA) em plasma por CLAE-VIS nos dois grupos de estudo, expostos (n=42) e controles (n=28). A monitorização biológica foi realizada através da dosagem de tolueno sanguíneo, uma vez que, em trabalhos prévios, foi sugerido que este solvente seria o principal indutor de peroxidação lipídica. Apesar dos baixos níveis de tolueno sanguíneo encontrados, os trabalhadores expostos apresentaram níveis de MDA e atividade das enzimas antioxidantes (SOD e CAT) significativamente elevados, quando comparados com o grupo controle e esse aumento foi acompanhado de depleção nos níveis de GSH. Ainda, foram observadas várias correlações entre os níveis de MDA e os antioxidantes endógenos enzimáticos (SOD e CAT) e não enzimático (GSH) e ainda com as vitaminas lipossolúveis, exceto vitamina E. Através de testes estatísticos foram avaliados quais antioxidantes teriam uma maior influência nos níveis de MDA. Dentre os antioxidantes analisados, a GSH e os carotenóides (principalmente o β- caroteno) foram sugeridos como principais responsáveis pela redução da peroxidação lipídica. Com isso, pode-se sugerir que aumento nos níveis de carotenóides, via dieta, tendem a diminuir o dano lipídico em indivíduos ocupacionalmente expostos a solventes constituintes de tintas.

Diabetes mellitus (DM) is an important health problem that affects worldwide human population and is commonly observed in small animal clinics. Many studies show that hyperglycemia is the pivotal cause of DM complications, including cataract, nephropathy and neuropathy. Hyperglycemia leads to generation of reactive oxygen species (ROS) and increases oxidative damage of lipids, DNA and proteins in many tissues. Oxidative stress is increased in cells in response to a depletion of antioxidant enzymes, superoxide dismutase (SOD) and catalase (CAT) that scavenge oxygen reactive species. Curcumin is the main component of Curcuma longa and has been used traditionally as an antidiabetic agent; and there are evidences that this substance presents high activity of ROS scavenger. Considering that diet is part of diabetic state treatment and that curcumin is considered and antioxidant agent, this study aimed to evaluate the effects of curcumin and/or insulin on oxidative stress parameters in streptozotocin-induced diabetic rats. In addition, it was performed a histopathological analysis of the liver and kidney of healthy and diabetic rats treated with these compounds. For this, the animals were divided into six groups, with six animals each: Control (C); Control/Curcumin (CCur); Diabetic/Saline (D); Diabetic/Insulin (DIns); Diabetic/Curcumin (DCur), and Diabetic/Insulin/Curcumin (DInsCur). Curcumin was diluted in corn oil and administered at the dosage of 60mg/kg once a day and insulin was administered twice a day, at the dosage of 1.5IU/rat in the morning and 2.5IU/rat in the afternoon, for a period of 30 days. In groups D and DCur, the histological analysis of the liver revealed elevated number of binucleated hepatocytes and alterations in hepatic trabeculae. In kidney there were vacuolization of tubular cells, glomerular congestion and mononuclear inflammatory focus. The treatment with insulin ameliorate renal and hepatic lesions from both DIns and DInsCur groups. Thiobarbituric acid reactive substances (TBARS) levels were increased in serum of D and DInsCur groups and in hepatic and renal tissue of group D (P<0.05). CAT activity was low in liver and kidney of groups D, DIns and DCur; there was significant increase in kidney of DInsCur group; in blood, catalase activity was high in groups D and DInsCur (P<0.05). SOD activity in blood was decreased in groups D and DInsCur and increased in groups DIns and DCur (P<0.05). In liver, SOD activity was increased in groups D and DInsCur. Delta aminolevulinic acid dehydratase (δ-ALA-D) activity was reduced in liver and kidney of group D and treatment with insulin and/or curcumin prevented the decrease of the activity in hepatic tissue from groups DIns, DInsCur and DCur, and renal tissue from groups DCur and DInsCur. Thus, treatments with curcumin or insulin prevented oxidative stress in blood of diabetic rats, through modulation of antioxidant defenses. Regarding lipid peroxidation, both substances presented positive effect in serum, liver and kidney, except in serum from group DInsCur, revealing a negative effect when curcumin and insulin were associated. With this experiment, it was possible to demonstrate the importance of insulin as primary treatment of DM, once this drug prevented cell damage in organs analyzed by histopathology. Furthermore, this study contributed to comprehend that antioxidants from medicinal plants, such as curcumin, can be used as adjuvant in treatment of this endocrinopathy and not as a single therapy. / O diabetes mellitus (DM) é um importante problema de saúde que afeta a população humana e é comumente observada na clínica de pequenos animais. Diversos estudos relatam que a hiperglicemia é a principal causa das complicações do DM, tais como catarata, nefropatia e neuropatia. A hiperglicemia causa a geração de espécies reativas de oxigênio (EROs) e aumenta o dano oxidativo de lipídios, DNA e proteínas em diversos tecidos. O estresse oxidativo está aumentado nas células como resultado da depleção de enzimas antioxidantes, especialmente a superóxido dismutase (SOD) e catalase (CAT) removedoras de EROs. A curcumina é o principal componente da Curcuma longa e tem sido usada tradicionalmente como antidiabético e há evidências científicas que esse composto apresenta uma alta atividade antioxidante. Considerando que a dieta faz parte do tratamento do paciente diabético e que a curcumina é um agente antioxidante, este estudo teve como objetivo avaliar os efeitos desse composto, associado ou não à insulinoterapia, sobre os parâmetros de estresse oxidativo em ratos diabéticos induzidos com estreptozotocina. Em adição, também foi avaliada a histopatologia do fígado e rim dos ratos sadios e diabéticos tratados com estes compostos. Para isso, os ratos foram distribuídos em seis grupos, cada um com seis animais: grupo controle (C), grupo controle curcumina (CCur), grupo diabético (D), grupo diabético curcumina (DCur), grupo diabético insulina (DIns) e grupo diabético insulina e curcumina (DInsCur). A curcumina foi diluída em óleo de milho e administrada na dose de 60mg/kg, uma vez ao dia e a insulina aplicada a cada 12 horas nas doses de 1,5UI/rato pela manhã e 2,5UI/rato à tarde por um período de 30 dias. Nos grupos D e DCur, a análise histológica do fígado mostrou número elevado de hepatócitos binucleados e alterações nas trabéculas. Nos rins, havia vacuolização das células tubulares, congestão glomerular e focos inflamatórios mononucleares. O tratamento com insulina reduziu as lesões renais e hepáticas dos grupos DIns e DInsCur. Os níveis de substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBARS) apresentaram-se elevados no soro dos grupos D e DInsCur e nos tecidos hepático e renal do grupo D (P<0,05). A atividade da CAT foi baixa no fígado e rins dos grupos D, DIns and DCur; também houve um aumento significativo na atividade desta enzima nos rins do grupo DInsCur. Já no sangue, a atividade da CAT foi alta nos grupos D e DInsCur (P<0,05). A atividade da SOD no sangue estava reduzida nos grupos D e DInsCur e aumentada nos grupos DIns e DCur (P<0,05), já no fígado, a atividade da SOD estava aumentada nos grupos D e DInsCur. A atividade da enzima delta-aminolevulinato desidratase (δ-ALA-D) estava reduzida no fígado e rins do grupo D e o tratamento com insulina e/ou curcumina preveniu a redução da sua atividade no tecido hepático dos grupos DIns, DInsCur e DCur e no tecido renal dos grupos DCur e DInsCur. Dessa forma, observa-se que o tratamento com curcumina ou insulina preveniu o estresse oxidativo no sangue dos ratos diabéticos, através da modulação das defesa antioxidantes enzimáticas. Em relação à peroxidação lipídica, ambas substâncias apresentaram efeito benéfico no soro, fígado e rins, com exceção do soro do grupo DInsCur, revelando um efeito negativo quando a curcumina e a insulina foram associadas. Com esta investigação, foi possível demonstrar a importância do uso da insulina como tratamento de eleição do DM, visto que este fármaco foi capaz de prevenir danos celulares nos órgãos avaliados histologicamente. Além disso, este estudo contribuiu para a compreensão de que antioxidantes provenientes de plantas medicinais, como a curcumina, podem ser utilizados como adjuvantes no tratamento desta endocrinopatia e não como terapia isolada.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Recent data from the literature have suggested that some Krebs cycle intermediates could act as potent antioxidant agents, both in vitro and in vivo, against a variety of pro-oxidant agents. However, the mechanism(s) involved in the antioxidant effect of Krebs cycle intermediates are not fully understood. Additionally, there are scarce data in the literature taking into account the in vitro effect of Krebs cycle intermediates during oxidative stress conditions. Thus, the aim of this study was to determine the effect of some Krebs cycle intermediates on lipid peroxidation induced in vitro by different pro-oxidant agents, and the mechanism(s) by which they act. Firstly, we investigated the effect and the mechanism(s) by which malonate and quinolinic acid modulate the thiobarbituric acid- reactive species (TBARS) production in vitro, using rat brain S1 preparations (Article 1). The present results showed that the malonate-induced TBARS production was not changed by potassium cyanide or MK-801. However, the pro-oxidant effect of quinolinic acid was significantly prevented by MK-801. In addition we found that malonate was able to form complexes with iron ions (Fe2+), but these complexes were not able to interfere with in vitro deoxyribose degradation assays. Based on the results presented, we conclude that malonate pro-oxidant activity in vitro seems to be independent of the NMDA receptors activity. Additionally, we suggest that the malonate effect, in these conditions, is due to its ability to form complexes with iron ions, thus modulating an adequate ratio Fe2+/Fe3+ that could cause an increase in free radicals generation. In contrast, the quinolinic acid effect seems to be dependent of the NMDA receptors activation. However, we can not rule out the involvement of iron ions in quinolinic acid toxicity under our assay conditions. An other objective of this study was to investigate the effect of some Krebs cycle intermediates on quinolinic acid- or iron (Fe2+)-induced TBARS production in the rat brain S1 preparations, and the mechanism(s) by which they act (Article 2). The results showed that oxaloacetate, citrate, succinate, and malate were able to significantly prevent both basal and quinolinic acid- or iron-induced TBARS production. However, α-ketoglutarate induced per se a significant increase in basal TBARS production. The addition of potassium cyanide or the heat-treatment of S1 at 100ºC during 10 min completely abolished the antioxidant succinate activity, without change the effect of other Krebs cycle intermediates studied. Except for succinate, all intermediates used in this study were able to form complexes with iron (Fe2+) ions, however only oxaloacetate and α-ketoglutarate significantly prevented deoxyribose degradation induced by hydrogen peroxide. Based on the results presented, we concluded that oxaloacetate, malate, succinate, and citrate could act as antioxidants under basal, and under quinolinic acid- or iron- induced TBARS production, whereas α-ketoglutarate act as a pro-oxidant agent per se. The mechanism(s) by which citrate, malate, and oxaloacetate acts seems to be related to their ability to form complexes with iron (Fe2+) ions, thus modulating the iron redox cycle. In contrast, the succinate antioxidant effect seems to be dependent of the succinate dehydrogenase (SDH) activity. / Dados recentes na literatura têm relatado que alguns intermediários do ciclo de Krebs podem agir como potentes antioxidantes, tanto in vitro, quanto in vivo, em diversos sistemas pró-oxidantes. Porém, o(s) mecanismo(s) através dos qual(is) os intermediários do ciclo de Krebs exercem suas atividades antioxidantes não são completamente entendidas. Considerando a escassez de dados in vitro na literatura a respeito do efeito desses intermediários durante situações de estresse oxidativo, o presente trabalho tem como objetivo determinar o efeito de intermediários do ciclo de Krebs sob a peroxidação lipídica induzida por diferentes agentes pró-oxidantes in vitro, bem como investigar o(s) mecanismo(s) de ação dos mesmos. Primeiramente investigamos o efeito e o(s) mecanismo(s) pelo(s) qual(is) o malonato e o ácido quinolínico modulam a produção de espécies reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBARS) em S1 de cérebro de ratos, in vitro (artigo 1). Os resultados obtidos mostraram um aumento na produção de TBARS induzido pelo malonato, o qual não foi modificado pela adição de cianeto de potássio, nem pelo MK-801. Por outro lado, o efeito pró-oxidante do ácido quinolínico foi significativamente prevenido pelo MK-801. Observamos ainda que o malonato foi capaz de formar complexos com íons ferrosos e que esses complexos não foram capazes de interferir nos ensaios da degradação da desoxirribose in vitro. Portanto, com base nos resultados encontrados, concluímos que o efeito pró-oxidante do malonato in vitro parece ser independente da atividade dos receptores NMDA. Os resultados sugerem que o efeito do malonato nessas condições deve-se principalmente a sua capacidade de interagir com íons ferro, modulando uma razão Fe2+/Fe3+ que favorece a geração de radicais livres. Por outro lado, o efeito do ácido quinolínico parece ser devido à ativação dos receptores NMDA. Porém, não podemos excluir a participação dos íons ferro para a toxicidade do mesmo nessas condições. Outro foco deste estudo foi investigar o efeito de alguns intermediários do ciclo de Krebs na produção de TBARS induzida por ácido quinolínico ou ferro em S1 de cérebro de ratos in vitro, bem como investigar o(s) mecanismo(s) de ação dos mesmos (artigo 2). Os resultados mostraram que o oxaloacetato, o citrato, o sucinato e o malato foram capazes de reduzir significativamente a produção de TBARS basal, bem como a induzida por ácido quinolínico ou ferro. Por outro lado, o α-cetoglutarato foi capaz de induzir per se um significativo aumento na produção de TBARS. A adição de cianeto de potássio, bem como o pré-tratamento do S1 por 10 min a 100ºC aboliram completamente o efeito antioxidante do sucinato, sem interferir significativamente no efeito dos demais intermediários estudados. Todos os intermediários estudados, exceto o sucinato, foram capazes de quelar íons ferro, porém somente o oxaloacetato e o α-cetoglutarato foram capazes de prevenir a degradação da desoxirribose induzida por peróxido de hidrogênio. Com base nos resultados obtidos, podemos concluir que o oxaloacetato, o malato o sucinato e o citrato agem como antioxidantes sob condições basais ou em presença do ácido quinolínico ou ferro, enquanto que o α-cetoglutarato age como um agente pró-oxidante per se. O mecanismo pelo qual o citrato, o malato e o oxaloacetato exercem seus efeitos antioxidantes parece ser devido à capacidade desses em interagir com íons ferro modulando o ciclo redox desse. Por outro lado, o efeito do sucinato parece ser devido à atividade da enzima succinato desidrogenase (SDH).

The interest in organochalcogen chemistry, biochemistry and pharmacology has increased in the last two decades mainly due to the fact that a variety of organochalcogen compounds possess biological activity and due the use of these compounds in industrial applications. However, literature data showed that these compounds present pro-oxidant properties, causing tissue damage and inhibition a variety of enzymes. Oxidative stress can induce complex alterations of membrane proteins in erythrocytes. Erythrocytes represent a good model to investigate the damage induced by oxidizing agents. Therefore, the aim of the present study was to evaluate the toxicity induced by a variety of chalcogens at concentrations of 10, 40, 100 e 200 μM using erythrocytes in vitro. The present results showed that organotellurium compounds were toxic to erythrocytes for a hematocrit of 45%. The hemolytic effect of tellurides was not positively correlated with thiobarbituric acidreactive substance (TBARS) production suggesting that lipid peroxidation is not involved in the hemolysis provoked by organotellurium compounds. However, for a hematocrit of 1% the organoselenium and organotellurium compounds increased the hemolysis rate and these results suggest a relationship between the oxidation of intracellular glutathione (GSH) and subsequent generation of free radicals with the hemolysis by chalcogen compounds. Therefore, the results presented in this study suggest that organochalcogen compounds presented toxicity for the erythrocytes. / Nos últimos anos, os compostos organocalcogênios têm sido alvos de interesse em síntese orgânica em virtude da descoberta de suas aplicações industriais e de suas propriedades farmacológicas. No entanto, dados da literatura têm demonstrado que estes compostos apresentam atividade pró-oxidante ocasionando danos teciduais e inibição da atividade de enzimas. Sabe-se que o estresse oxidativo pode causar alterações em proteínas da membrana de eritrócitos, logo estas células representam um bom modelo para investigar danos induzidos por agentes oxidantes. Desta forma, no presente trabalho investigou-se a toxicidade de uma variedade de calcogênios sobre eritrócitos in vitro nas concentrações de 10, 40, 100 e 200 μM. Os resultados deste trabalho mostraram que para um hematócrito de 45% apenas os compostos de organotelúrio foram tóxicos causando hemólise e estes efeitos não foram correlacionados com a produção de substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico, sugerindo deste modo não haver relação com a peroxidação lipídica. No entanto, utilizou-se um hematócrito de 1% e os compostos de organoselênio e organotelúrio testados apresentaram toxicidade causando hemólise. Esta hemólise foi relacionada com a oxidação da glutationa intracelular (GSH) e uma possível produção de radicais livres. Portanto, os resultados apresentados nesta tese sugerem que os compostos orgânicos contendo selênio ou telúrio apresentaram toxicidade para os eritrócitos.