Trichomonas vaginalis é o protozoário flagelado que parasita o sistema urogenital humano causando a tricomoníase, a doença sexualmente transmissível não viral mais comum no mundo, sendo registrados aproximadamente 276 milhões de novos casos a cada ano. O sucesso da colonização das células hospedeiras e desenvolvimento da infecção envolve um complexo processo que culmina em citoaderência e citotoxicidade. Nucleotídeos e nucleosídeos são liberados para o espaço extracelular por células em situações de estresse ou lesão tecidual e desencadeiam seus efeitos sinalizadores através da ativação de purinoceptores. Ainda, a hidrólise sequencial de nucleotídeos pelas ectonucleotidases, nucleosídeo trifosfato difosfoidrolase (NTPDase) e ecto-5’-nucleotidase leva à formação de nucleosídeos que são essenciais para o metabolismo de purinas do parasito. Efeitos antagônicos são desencadeados por nucleotídeos e nucleosídeos, respectivamente próinflamatórios e anti-inflamatórios, na mediação de respostas imunes. A atividade dessas enzimas sobre os nucleotídeos da guanina e o efeito de restrição metabólica sobre a hidrólise de nucleotídeos foi avaliada. Além disso, a participação da sinalização mediada pelos nucleotídeos e nucleosídeos também foi avaliada em um modelo de citotoxicidade. Os resultados demonstram que os nucleotídeos GTP, GDP e GMP são substratos para as ectonucleotidases de T. vaginalis com parâmetros cinéticos compatíveis para enzimas dessa família. A condição de restrição de soro aumentou a atividade da NTPDase e da ecto-5’-nucleotidase e o aumento da expressão gênica das TvNTPDase 2 e 4 pode justificar o aumento da atividade. A recaptação de guanosina extracelular foi menor do que a recaptação de adenosina, demonstrada pela razão isotópica C12/C13 no nucleosídeo detectada no DNA dos parasitos. A fim de investigar um possível papel biológico para o acúmulo de guanosina extracelular, bem como avaliar o envolvimento da sinalização purinérgica na citotoxicidade mediada pelo parasito, diferentes isolados de T. vaginalis foram testados frente à capacidade de promover citólise. Todos os isolados foram capazes de promover efeito citolítico em alguma proporção, com destaque para o isolado TV-LACM6, que apresenta um perfil de hidrólise ATP, GTP > AMP > GMP. Quando nucleotídeos e nucleosídeos foram testados, o efeito citotóxico produzido pelo isolado foi potencializado na presença de ATP e GTP. Por outro lado, o efeito foi revertido na presença de eritro-9-(2-hidroxi-3-nonil) adenina (EHNA), um inibidor da adenosina deaminase. Importante, guanosina não foi capaz de reverter o efeito citotóxico produzido pelos trofozoítos, resultado que corrobora com o perfil de hidrólise de nucleotídeos e acúmulo de guanosina exracelular, sendo uma vantagem para o parasito. A possível participação dos receptores de adenosina foi avaliada, entretando os receptores ADORA1 e ADORA2A não parecem estar envolvidos no efeito protetor mediado pela adenosina. Considerando o potencial farmacológico desempenhado por essas enzimas no metabolismo de purinas em protozoários bem como no controle de respostas imunes, a modulação da hidrólise de nucleotídeos pode ser um alvo terapêutico importante e representar um mecanismo sinérgico na atividade antiparasiária de compostos ativos. Nesse sentido, o estudo demonstrou a atividade anti-T. vaginalis de três compostos, e em especial o isoaustrobrasilol B, com IC50 de 38 μM. O composto não apresentou efeitos hemolíticos frente a eritrócitos humanos e apesar de ter demonstrado efeito citotóxico in vitro frente à linhagem de células epiteliais vaginais humanas (HMVII), nenhuma citotoxicidade foi demonstrada no modelo in vivo. Isoaustrobrasilol B foi o único composto que inibiu significativamente as atividades da NTPDase e ecto-5’-nucleotidase e o efeito imune atribuído ao acúmulo extracelular de nucleotídeos foi avaliado. A produção de espécies reativas de oxigênio e interelucina-6 (IL-6) por neutrófilos estimulados por T.vaginalis não foi afetada pelo tratamento com o composto. Por outro lado, a liberação de interleucina-8 (IL-8), a principal interleucina produzida por neutrófilos na tricomoníase, foi aumentada. O efeito sinérgico de redução de viabilidade de trofozoítos e modulação da NTPDase e ecto-5’-nucleotidase pode aumentar a suscetibilidade do T. vaginalis frente à resposta imune do hospedeiro e consequentemente, sua eliminação do sítio de infecção. / Trichomonas vaginalis is a flagellate protozoan that parasitizes the human urogenital tract causing trichomoniasis, the most common non-viral sexually transmitted disease, infecting approximately 276 million people worldwide annually. To achieve success in parasitism trichomonads develop a complex process against the host cells that culminate in cytoadherence and cytotoxicity. Nucleotides and nucleosides are released into the extracellular space by cells under stress or injury and they exert their signaling effects through activation of the purinoceptors. Moreover, the ectonucleotidases, nucleoside triphosphate diphosphohydrolase (NTPDase) and ecto-5'-nucleotidase, are capable of hydrolyzing the nucleotides producing nucleosides that are essential to the parasite purine metabolism. The enzymatic cascade mediated by ectonucleotidases is relevant in controlling nucleotides and nucleosides levels as these molecules play antagonistic roles in inflammation, as proinflamatory and anti-inflammatory mediators, respectively. This study investigated the hydrolysis profile of guanine nucleotides in T. vaginalis as the effect of serum limitation condition in the enzymatic cascade. Furthermore, we investigated the influence of extracellular nucleotides and nucleosides on the modulation of the host cell cytotoxicity mediated by T. vaginalis. Results show that guanine nucleotides GTP, GDP, GMP are substrates for T. vaginalis ectonucleotidases, with expected kinetic parameters for this enzyme family. The metabolic restriction condition enhanced NTPDase and ecto-5’-nucleotidase activities and the highest gene expressions found for TvNTPDase 2 and 4 which may explain the enzymatic activity enhance. The extracellular guanosine uptake was lower than that observed for adenosine into parasite DNA measured by isotopic ratio C12/C13 of the nucleosides. In order to investigate the possible biological role for extracellular guanosine accumulation as well as to evaluate the involvment of purinergic signaling in the citotoxicity promoted by the parasite, a collection of T. vaginalis isolates were tested against a human epithelial vaginal cell line (HMVII). Fresh clinical T. vaginalis isolates produced cytolytic effect against human vaginal epithelial cells in a heterogeneous profile. The most cytotoxic isolate, TV-LACM6, presents the hydrolysis profile ATP, GTP > AMP > GMP. When the nucleotides and nucleosides were tested, the cytotoxic effect elicited by TV-LACM6 was increased in presence of nucleotides ATP and GTP. In contrast, the cytotoxicity was reversed by adenosine in presence of erythro-9-(2-hydroxy-3-nonyl) adenine (EHNA), but not by guanosine, which is in agreement with the accumulation of extracellular guanosine and the hydrolysis profile, acting as an advantage for the parasite. ADORA1 and ADORA2A are not involved in the protective mechanism of adenosine. Considering the pharmacological potential that ectonucleotidases play in the context of purine metabolism and in the imune response modulation, nucleotide hydrolysis may represent a therapeutic target as an additional mechanism in association with anti T.vaginalis compounds. The study demonstrated promissing activities for three derivatvies with isoaustrobrasilol B the most activity compound with IC50 38 μM. The compound did not demonstrate any hemolytic activity and although induced cytotoxicity against human epithelial vaginal cells (HMVII), absence of toxicity was obtained when in vivo model was studied. Isoaustrobrasilol B was the only compound that significantly inhibited NTPDase and ecto-5’-nucleotidase activities and the immune modulation attributed to extracellular nucleotide accumulation was evaluated. Reactive oxygen species production and interleukin-6 (IL-6) release by T.vaginalis stimulated neutrophils were not affected by phloroglucinol treatment. On the other hand, interleukin-8 (IL-8), the primarily cytokine produced by neutrophils during trichomoniasis, was significantly enhanced. The associative mechanism of trophozoites death and NTPDase and ecto-5’-nucleotidase modulation may increase the susceptibility of T. vaginalis to host immune responses and, consequently, the elimination from the infection site.

A bexiga urinária é exposta constantemente a substâncias potencialmente prejudiciais presentes na urina, cuja exposição crônica pode levar a diversas patologias. Dentre estas patologias está a cistite hemorrágica que é uma condição inflamatória grave da bexiga associada ao uso de fármacos quimioterápicos, como a ciclofosfamida. É descrito que a exposição em longo prazo à ciclofosfamida aumenta o risco de desenvolvimento do câncer de bexiga, o qual é caracterizado como sendo a segunda neoplasia mais comum do trato urinário e o sétimo câncer mais prevalente entre homens no mundo. Alterações na sinalização purinérgica têm sido evidenciadas em diferentes patologias associadas à bexiga urinária. De fato, o sistema purinérgico tem emergido como um potencial alvo a ser estudado. Portanto, nesta tese buscou-se avaliar o envolvimento da sinalização purinérgica em um modelo in vivo de cistite hemorrágica e em um modelo in vitro de câncer de bexiga. No intuito de identificar estratégias preventivas e tratamentos eficazes para reduzir a morbidade e a mortalidade associadas à cistite hemorrágica, a espécie Uncaria tomentosa foi investigada, devido a sua ampla utilização em casos de inflamação crônica e doenças do trato urinário. A partir dos estudos conduzidos in vivo, demonstramos que o tratamento sistêmico com a fração purificada de glicosídeos do ácido quinóvico de U. tomentosa foi capaz de prevenir os eventos nociceptivos e inflamatórios associados à cistite hemorrágica. A diminuição da expressão dos receptores P2X7, provavelmente pela inibição da migração dos neutrófilos ao local da inflamação foi observada, evidenciando propriedades anti-inflamatórias promissoras para esta fração podendo, no futuro, se tornar um agente terapêutico potencial no tratamento desta patologia. Para o câncer de bexiga músculo invasivo, a cistectomia radical é considerada o tratamento padrão, porém está associada à morbidade significativa. Na tentativa de proporcionar uma melhor qualidade de vida aos pacientes, o interesse por abordagens terapêuticas que visam à preservação da bexiga urinária tem aumentado. Neste sentido, a radioterapia tem recebido destaque por ser uma modalidade de tratamento já utilizada. Desta forma, investigamos os efeitos da radioterapia sobre a sinalização purinérgica em linhagem celular de câncer de bexiga humano T24. Dentre os receptores expressos pelas células T24, o receptor P2X6 apresentou aumento expressivo após a radioterapia. A partir da análise de pacientes com câncer de bexiga (Kaplan-Meier), evidenciamos a relação existente entre a alta expressão deste receptor e o aumento da taxa de sobrevivência. Na sequência, o provável envolvimento da família das ectonucleotidases nos efeitos da radioterapia na linhagem celular T24 também foi avaliado. Observamos que a sinalização purinérgica, principalmente via hidrólise do ATP à adenosina pela ação combinada de ectoenzimas demonstrou papel importante no tratamento radioterápico in vitro. A indução transitória da expressão da enzima ecto- 5’NT/CD73 pela radioterapia também foi observada, sendo a adenosina gerada a responsável por contribuir na morte celular. O papel crucial da ecto-5’NT/CD73 na radiossensibilização das células foi confirmado pela inibição farmacológica e pelo uso do nocaute da enzima. Em conjunto, os resultados in vitro demonstraram que a vantagem da radioterapia parece ser alcançada naqueles pacientes que expressam o receptor P2X6 e a enzima ecto-5’NT/CD73 na área tumoral, podendo no futuro, ambos serem considerados possíveis marcadores para prever a eficácia da resposta à radioterapia para o tratamento do câncer de bexiga. Por fim, a realização do ensaio radiométrico frente à ecto-5’NT/CD73 evidenciou o potente efeito inibitório do ácido ursólico sobre esta enzima, cujo potencial também foi confirmado frente à linhagem celular T24. / The urinary bladder is constantly exposed to potentially harmful substances in the urine, whose chronic exposure can lead to various diseases. Among these pathologies the hemorrhagic cystitis is a severe inflammatory condition of the bladder associated with the use of chemotherapeutic drugs, such as cyclophosphamide. It has been reported that long-term exposure to cyclophosphamide increases the risk of developing bladder cancer, which is characterized as being the second most common cancer of the urinary tract and the seventh most common cancer among men in the world. Alterations in the purinergic signaling have been shown in diseases associated with urinary bladder. In fact, the purinergic signaling has emerged as a potential target to be studied. Therefore, this thesis sought to evaluate the involvement of purinergic signaling in an in vivo model of hemorrhagic cystitis and in an in vitro model of bladder cancer. In order to identify preventive strategies and effective treatments to reduce morbidity and mortality associated with hemorrhagic cystitis, the Uncaria tomentosa species was investigated due to its wide use in cases of chronic inflammation and urinary tract diseases. From studies conducted in vivo, we demonstrated that systemic treatment with the quinovic acid glycosides purified fraction from U. tomentosa was able to prevent nociceptive and inflammatory events associated with hemorrhagic cystitis. The decreased expression of the P2X7 receptor was observed, most likely by the reduction of neutrophils migration to the site of inflammation. Therefore, this investigation has shown promising antiinflammatory properties for this fraction, which may in the future become a potential therapeutic agent for the treatment of this pathology. For bladder muscle invasive cancer, although radical cystectomy has been considered the standard treatment is still associated with significant morbidity. In an attempt to provide a better quality of life for patients, interest in therapeutic approaches aimed the preservation of the urinary bladder have increased. In this regard, the radiotherapy has been highlighted by being a treatment modality already used. Thus, we investigated the effects of radiation on the purinergic signaling in T24 human bladder cancer cell line. Among the receptors expressed by T24 cells, the P2X6 receptor showed significant increase after radiotherapy. From the analysis of patients with bladder cancer (Kaplan-Meier), we noticed the relationship between high expression of this receptor and increased survival rate. Following, the involvement of ectonucleotidases after irradiation exposure in T24 cell line was also evaluated. The purinergic signaling, mainly through hydrolysis of ATP to adenosine by the combined action of ectoenzymes, demonstrated important role in radiotherapy in vitro. The transient induction of ecto-5’NT/CD73 expression by radiotherapy was also observed, being the adenosine generated a possible responsible in T24 cell death. The crucial role of ecto-5’NT/CD73 in the radiosensitization of the cells was confirmed by pharmacological inhibition and the use of the enzyme knockout. Taken together, the in vitro results demonstrate that the benefit of radiation therapy appears to be achieved in those patients that express the P2X6 receptor and the enzyme ecto-5’NT/CD73 in the tumor area, and in the future both may be considered potential markers for predicting the effectiveness response to radiotherapy for the treatment of bladder cancer. Finally, the radiometric ecto-5’NT/CD73 assay showed the potent inhibitory effect of ursolic acid on this enzyme, whose potential was also confirmed through the T24 cell line.

Nucleotídeos extracelulares (ATP, ADP, AMP) e seu derivado adenosina são conhecidos sinalizadores do sistema cardiovascular podendo mediar vários processos fisiológicos entre eles a proliferação celular, agregação plaquetária, inflamação e o tônus vascular. Os níveis destas substâncias, localmente e na circulação sanguínea, são controlados pelas ecto-NTPDases em conjunto com a ecto-5’nucleotidase (ecto-5’-NT) que realizam a degradação completa do ATP até adenosina. Os hormônios tireoideanos tiroxina (T4) e triiodotironina (T3) e o hormônio esteróide sexual estradiol (E2) atuam ativamente no sistema vascular promovendo vasodilatação. Nosso objetivo foi investigar quais enzimas da família das NTPDases estão presente em células musculares lisas vasculares (CMLVs) e se a atividade destas enzimas pode ser influenciada pela ação desses hormônios, uma vez que seus substratos e produtos podem sinalizar processos de relaxamento/contração muscular. Para tanto, as CMLVs foram extraídas da artéria aorta de ratos Wistar adultos e cultivadas em meio de cultura DMEM. Após atingirem a confluência, as células foram tratadas com 50 nM de T3 ou T4 ou 1M de 17-estradiol por 72 horas. As atividades enzimáticas foram medidas pela liberação de fosfato inorgânico enquanto que a expressão das ectonucleotidases foi verificada por imunocitoquímica (proteína) e RT-PCR (RNAm). Os resultados deste trabalho mostram que as CMLVs expressam as NTPDases 1, 2, 3, 5 e 6 e a ecto-5’-NT, responsáveis pelo controle dos níveis de nucleotídeos e nucleosídeos extracelulares. O tratamento com os hormônios T3, T4 e E2 nestas células mostrou que a atividade da ecto-5’-NT foi aumentada pelos três hormônios. A análise do RT-PCR demonstrou que os tratamentos foram capazes de aumentar também a quantidade de RNAm da ecto-5’NT, indicando mecanismos de ação genômica dos hormônios estudados. Por outro lado, O tratamento com os hormônios tireoideos não alterou as atividades ATPásica e ADPásica, somente o estradiol foi capaz de aumentar a atividade ATPásica. Estes resultados também sugerem que, pela hidrólise aumentada do AMP, disponibilizem-se níveis maiores de adenosina, com importante potencial vasodilatador local. Entretanto, o fato de o estradiol ter aumentado a hidrólise de ATP, mas não a de ADP, nos permite pensar que o ADP, agregador plaquetário bem estabelecido, possa estar acumulando extracelularmente, contribuindo para o desenvolvimento de problemas circulatórios.

A poluição ambiental causada por resíduos de metais tóxicos é muito relevante pelo seu amplo uso em processos industriais e agrícolas, sendo que muitos efluentes chegam ao ambiente aquático sem qualquer tratamento. A contaminação da água com estes poluentes tornaram-se iminentes e, consequentemente efeitos adversos são inevitáveis em humanos, plantas e animais, onde um dos táxons mais atingidos são os peixes. O peixe zebra (Danio rerio) é uma espécie muito utilizada como modelo experimental em diversas áreas, como neurociências e toxicologia. Evidências demonstram que nucleotídeos e nucleosídeos da adenina exercem efeitos sinalizadores no espaço extracelular por meio da ativação de receptores específicos. A inativação do sinal mediado pelo ATP extracelular é realizada por uma família de enzimas denominadas ectonucleotidases, na qual se destacam as NTPDases (nucleosídeo trifosfato difosfoidrolases) e a ecto-5'-nucleotidase. Após hidrólise pelas ectonucleotidases, o ATP produz o nucleosídeo adenosina. A adenosina pode ser desaminada pela enzima adenosina desaminase (ADA), gerando inosina. Evidências demonstram que o ATP é coliberado com a acetilcolina em terminais colinérgicos. A acetilcolina é uma molécula transmissora que age nos receptores muscarínicos e nicotínicos e seu catabolismo é promovido pela enzima acetilcolinesterase (AChE). Nosso laboratório já demonstrou a presença de diferentes membros da família das NTPDases e da família da ADA, além de uma ecto-5'-nucleotidase em cérebro de peixe zebra. A presença da enzima AChE também já foi descrita nesta espécie. No capítulo I foi testado o efeito in vitro do zinco e cádmio na atividade da AChE e das ectonucleotidases em cérebro de peixe zebra. Ambos os metais não alteraram a atividade da AChE. A hidrólise de ATP teve um aumento na presença de 1 µM de zinco (17 %) e a hidrólise de AMP teve um aumento dose dependente nas concentrações 0,5 e 1 µM de zinco (188 % e 199 %). Após a exposição a 0,5 e 1 µM de cádmio, a atividade ATPásica foi aumentada significativamente (53 % e 48 %). O cádmio na faixa de 0,25 a 1 µM inibiu a hidrólise de ADP de forma dose-dependente (13,4 - 69 %). A atividade da ecto-5'-nucleotidase foi inibida (38 %) apenas na presença de 1 µM de cádmio. No capítulo II foi investigado o efeito da exposição ao alumínio na atividade da AChE cerebral e em parâmetros comportamentais em peixe zebra. A exposição in vivo a 50 µg/L de AlCl3 durante 96 h a pH 5,8 aumentou significativamente (36 %) a hidrólise de acetiltiocolina em cérebro de peixe zebra. Não foram observadas mudanças na atividade da AChE quando os peixes foram expostos a mesma concentração de AlCl3 em pH 6,8. RT-PCR semi-quantitativo não demonstrou alterações significativas nos níveis de expressão do RNAm do gene da ache em cérebro de peixe zebra. Concentrações in vitro de AlCl3 variando de 50 a 250 µM aumentaram a atividade da AChE (28 a 33 %). Além disso, animais expostos ao AlCl3 em pH 5,8 apresentaram uma diminuição na atividade locomotora, avaliada pelo número de cruzamentos (25 %), distância viajada (14,1 %) e velocidade máxima (24 %). No capítulo III, foi verificado o efeito de metais tóxicos na atividade e expressão da ADA em frações solúveis e de membrana em cérebro de peixe zebra. Dos metais testados, apenas o mercúrio foi capaz de inibir a desaminação da adenosina em ambas as frações in vitro. A inibição foi observada de 5 a 250 µM de HgCl2 (84,6 - 92,6 %) na fração solúvel enquanto nas frações de membrana a inibição variou de 50 a 250 µM (20,9 - 26 %). A exposição in vivo do peixe zebra a 20 µg/L de HgCl2 foi avaliada após exposição aguda (24 h) e subcrônica (96 h). A atividade da ADA na fração solúvel foi inibida após a exposição aguda (24,5%) e subcrônica (40,8%) enquanto que a atividade da ADA na fração de membrana foi inibida somente após a exposição subcrônica (21,9 %). Em contraste, não foram observadas mudanças na expressão dos genes da ADA após os tratamentos. Nossos resultados apresentados demonstraram que as enzimas envolvidas na degradação de nucleotídeos e nucleosídeos (NTPDase, 5'-nucleotidase e ADA) e a acetilcolinesterase são afetadas por metais tóxicos em cérebro de peixe zebra. Além de serem possíveis alvos da neurotoxicidade dos metais, a alteração destas atividades enzimáticas pode ser utilizada como bioindicador da presença ambiental destes poluentes. / The environmental pollution caused by toxic metals is relevant due to its widespread use in industrial and agricultural process, and many effluents enter in the aquatic environment without treatment. The contamination of water by toxic metals has become imminent and, consequently, adverse effects are inevitable in humans, plants, and animals, which fish are one of the most affected taxons. Zebrafish (Danio rerio) is a specie consolidated as a model system in many research areas, including neuroscience and toxicology. Evidence has show that nucleotides and nucleosides exert signaling effects at the extracellular space by the activation of specific receptors. The inactivation of extracellular ATP signaling is promoted by a family of enzymes named ectonucleotidases, whivh inlude NTPDases (nucleoside triphosphate diphosphohydrolases) and ecto-5'-nucleotidase. After hydrolysis promoted by ectonucleotidases, ATP forms the nucleoside adenosine. The adenosine could be deaminated by the enzyme adenosine deaminase (ADA). Evidence demonstrates that ATP is coreleased with acetylcholine in cholinergic terminals. Acetylcholine is a transmitter molecule that acts on muscarinic and nicotinic receptors and its catabolism is promoted by acetylcholinesterase (AChE) activity. Our laboratory has already characterized NTPDases, ecto-5'-nucleotidase and ADA activity in zebrafish brain. The AChE activity has been reported in this specie. In chapter I we tested the in vitro effect of zinc and cadmium on AChE and ectonucleotidase (NTPDase and ecto-5-nucleotidase) activities in zebrafish brain. Both zinc and cadmium treatments did not alter significantly the zebrafish brain AChE activity. ATP hydrolysis presented a significant increase at 1 mM zinc (17 %) and the AMPase activity had a dose-dependent increase at 0.5 and 1µM zinc exposure (188 % and 199 %). After cadmium treatment, ATPase activity was significantly increased (53 % and 48 %) at 0.5 and 1 µM, respectively. Cadmium, in the range 0.25-1 µM, inhibited ADP hydrolysis in a dose-dependent manner (13.4-69 %). Ecto-5-nucleotidase activity was only inhibited (38 %) in the presence of 1 µM cadmium. In chapter II we have investigated the effect of aluminum exposure on brain AChE activity and behavior parameters in zebrafish. In vivo exposure of zebrafish to 50 µg/L AlCl3 during 96 h at pH 5.8 significantly increased (36 %) acetylthiocholine hydrolysis in zebrafish brain. There were no changes on AChE activity when fish were exposed to the same concentration of AlCl3 at pH 6.8. Semi-quantitative RT-PCR has not shown significant alterations on the expression levels of ache mRNA gene in zebrafish brain. In vitro concentrations of AlCl3 varying from 50 to 250 µM have increased AChE activity (28 to 33 %, respectively) Moreover, we observed that animals exposed to AlCl3 at pH 5.8 presented a significant decrease in locomotor activity, as evaluated by the number of line crossings (25 %), distance traveled (14.1 %) and maximum speed (24 %). In chapter III we have investigated the effects of toxic metals on soluble and membrane ADA activity and gene expression in zebrafish brain. Regarding the metals tested, only HgCl2 was able to inhibit the adenosine deamination in vitro in both fractions. The inhibition was observed from 5 to 250 µM HgCl2 (84.6 - 92.6 %) in soluble fraction while in membrane fractions the inhibition varied from 50 to 250 µM (20.9 - 26 %). The in vivo exposure of zebrafish to 20 µg/L of HgCl2 was evaluated after acute (24 h) and subchronic (96 h) treatments on ADA activity in soluble and membrane fractions. The ADA activity from soluble fraction was inhibited after both acute (24.5 %) and subchronic (40.8 %) exposures whereas the ADA activity from brain membranes was inhibited only after subchronic exposure (21.9 %). In contrast, semi-quantitative RT-PCR analysis showed that HgCl2 was not able to modulate the ADA gene expression. Our results have show that the enzymes involved in the degradation of nucleotides and nucleosides (NTPDase, 5'-nucleotidase and ADA) and AChE are modulated by toxic metals in zebrafish brain. Besides been a possible target in the neurotoxicity mediated by metals, the alteration of these enzyme activities can be used as bioindicator of the environmental presence of these pollutants.

A bexiga urinária é exposta constantemente a substâncias potencialmente prejudiciais presentes na urina, cuja exposição crônica pode levar a diversas patologias. Dentre estas patologias está a cistite hemorrágica que é uma condição inflamatória grave da bexiga associada ao uso de fármacos quimioterápicos, como a ciclofosfamida. É descrito que a exposição em longo prazo à ciclofosfamida aumenta o risco de desenvolvimento do câncer de bexiga, o qual é caracterizado como sendo a segunda neoplasia mais comum do trato urinário e o sétimo câncer mais prevalente entre homens no mundo. Alterações na sinalização purinérgica têm sido evidenciadas em diferentes patologias associadas à bexiga urinária. De fato, o sistema purinérgico tem emergido como um potencial alvo a ser estudado. Portanto, nesta tese buscou-se avaliar o envolvimento da sinalização purinérgica em um modelo in vivo de cistite hemorrágica e em um modelo in vitro de câncer de bexiga. No intuito de identificar estratégias preventivas e tratamentos eficazes para reduzir a morbidade e a mortalidade associadas à cistite hemorrágica, a espécie Uncaria tomentosa foi investigada, devido a sua ampla utilização em casos de inflamação crônica e doenças do trato urinário. A partir dos estudos conduzidos in vivo, demonstramos que o tratamento sistêmico com a fração purificada de glicosídeos do ácido quinóvico de U. tomentosa foi capaz de prevenir os eventos nociceptivos e inflamatórios associados à cistite hemorrágica. A diminuição da expressão dos receptores P2X7, provavelmente pela inibição da migração dos neutrófilos ao local da inflamação foi observada, evidenciando propriedades anti-inflamatórias promissoras para esta fração podendo, no futuro, se tornar um agente terapêutico potencial no tratamento desta patologia. Para o câncer de bexiga músculo invasivo, a cistectomia radical é considerada o tratamento padrão, porém está associada à morbidade significativa. Na tentativa de proporcionar uma melhor qualidade de vida aos pacientes, o interesse por abordagens terapêuticas que visam à preservação da bexiga urinária tem aumentado. Neste sentido, a radioterapia tem recebido destaque por ser uma modalidade de tratamento já utilizada. Desta forma, investigamos os efeitos da radioterapia sobre a sinalização purinérgica em linhagem celular de câncer de bexiga humano T24. Dentre os receptores expressos pelas células T24, o receptor P2X6 apresentou aumento expressivo após a radioterapia. A partir da análise de pacientes com câncer de bexiga (Kaplan-Meier), evidenciamos a relação existente entre a alta expressão deste receptor e o aumento da taxa de sobrevivência. Na sequência, o provável envolvimento da família das ectonucleotidases nos efeitos da radioterapia na linhagem celular T24 também foi avaliado. Observamos que a sinalização purinérgica, principalmente via hidrólise do ATP à adenosina pela ação combinada de ectoenzimas demonstrou papel importante no tratamento radioterápico in vitro. A indução transitória da expressão da enzima ecto- 5’NT/CD73 pela radioterapia também foi observada, sendo a adenosina gerada a responsável por contribuir na morte celular. O papel crucial da ecto-5’NT/CD73 na radiossensibilização das células foi confirmado pela inibição farmacológica e pelo uso do nocaute da enzima. Em conjunto, os resultados in vitro demonstraram que a vantagem da radioterapia parece ser alcançada naqueles pacientes que expressam o receptor P2X6 e a enzima ecto-5’NT/CD73 na área tumoral, podendo no futuro, ambos serem considerados possíveis marcadores para prever a eficácia da resposta à radioterapia para o tratamento do câncer de bexiga. Por fim, a realização do ensaio radiométrico frente à ecto-5’NT/CD73 evidenciou o potente efeito inibitório do ácido ursólico sobre esta enzima, cujo potencial também foi confirmado frente à linhagem celular T24. / The urinary bladder is constantly exposed to potentially harmful substances in the urine, whose chronic exposure can lead to various diseases. Among these pathologies the hemorrhagic cystitis is a severe inflammatory condition of the bladder associated with the use of chemotherapeutic drugs, such as cyclophosphamide. It has been reported that long-term exposure to cyclophosphamide increases the risk of developing bladder cancer, which is characterized as being the second most common cancer of the urinary tract and the seventh most common cancer among men in the world. Alterations in the purinergic signaling have been shown in diseases associated with urinary bladder. In fact, the purinergic signaling has emerged as a potential target to be studied. Therefore, this thesis sought to evaluate the involvement of purinergic signaling in an in vivo model of hemorrhagic cystitis and in an in vitro model of bladder cancer. In order to identify preventive strategies and effective treatments to reduce morbidity and mortality associated with hemorrhagic cystitis, the Uncaria tomentosa species was investigated due to its wide use in cases of chronic inflammation and urinary tract diseases. From studies conducted in vivo, we demonstrated that systemic treatment with the quinovic acid glycosides purified fraction from U. tomentosa was able to prevent nociceptive and inflammatory events associated with hemorrhagic cystitis. The decreased expression of the P2X7 receptor was observed, most likely by the reduction of neutrophils migration to the site of inflammation. Therefore, this investigation has shown promising antiinflammatory properties for this fraction, which may in the future become a potential therapeutic agent for the treatment of this pathology. For bladder muscle invasive cancer, although radical cystectomy has been considered the standard treatment is still associated with significant morbidity. In an attempt to provide a better quality of life for patients, interest in therapeutic approaches aimed the preservation of the urinary bladder have increased. In this regard, the radiotherapy has been highlighted by being a treatment modality already used. Thus, we investigated the effects of radiation on the purinergic signaling in T24 human bladder cancer cell line. Among the receptors expressed by T24 cells, the P2X6 receptor showed significant increase after radiotherapy. From the analysis of patients with bladder cancer (Kaplan-Meier), we noticed the relationship between high expression of this receptor and increased survival rate. Following, the involvement of ectonucleotidases after irradiation exposure in T24 cell line was also evaluated. The purinergic signaling, mainly through hydrolysis of ATP to adenosine by the combined action of ectoenzymes, demonstrated important role in radiotherapy in vitro. The transient induction of ecto-5’NT/CD73 expression by radiotherapy was also observed, being the adenosine generated a possible responsible in T24 cell death. The crucial role of ecto-5’NT/CD73 in the radiosensitization of the cells was confirmed by pharmacological inhibition and the use of the enzyme knockout. Taken together, the in vitro results demonstrate that the benefit of radiation therapy appears to be achieved in those patients that express the P2X6 receptor and the enzyme ecto-5’NT/CD73 in the tumor area, and in the future both may be considered potential markers for predicting the effectiveness response to radiotherapy for the treatment of bladder cancer. Finally, the radiometric ecto-5’NT/CD73 assay showed the potent inhibitory effect of ursolic acid on this enzyme, whose potential was also confirmed through the T24 cell line.

Trichomonas vaginalis é o protozoário flagelado que parasita o sistema urogenital humano causando a tricomoníase, a doença sexualmente transmissível não viral mais comum no mundo, sendo registrados aproximadamente 276 milhões de novos casos a cada ano. O sucesso da colonização das células hospedeiras e desenvolvimento da infecção envolve um complexo processo que culmina em citoaderência e citotoxicidade. Nucleotídeos e nucleosídeos são liberados para o espaço extracelular por células em situações de estresse ou lesão tecidual e desencadeiam seus efeitos sinalizadores através da ativação de purinoceptores. Ainda, a hidrólise sequencial de nucleotídeos pelas ectonucleotidases, nucleosídeo trifosfato difosfoidrolase (NTPDase) e ecto-5’-nucleotidase leva à formação de nucleosídeos que são essenciais para o metabolismo de purinas do parasito. Efeitos antagônicos são desencadeados por nucleotídeos e nucleosídeos, respectivamente próinflamatórios e anti-inflamatórios, na mediação de respostas imunes. A atividade dessas enzimas sobre os nucleotídeos da guanina e o efeito de restrição metabólica sobre a hidrólise de nucleotídeos foi avaliada. Além disso, a participação da sinalização mediada pelos nucleotídeos e nucleosídeos também foi avaliada em um modelo de citotoxicidade. Os resultados demonstram que os nucleotídeos GTP, GDP e GMP são substratos para as ectonucleotidases de T. vaginalis com parâmetros cinéticos compatíveis para enzimas dessa família. A condição de restrição de soro aumentou a atividade da NTPDase e da ecto-5’-nucleotidase e o aumento da expressão gênica das TvNTPDase 2 e 4 pode justificar o aumento da atividade. A recaptação de guanosina extracelular foi menor do que a recaptação de adenosina, demonstrada pela razão isotópica C12/C13 no nucleosídeo detectada no DNA dos parasitos. A fim de investigar um possível papel biológico para o acúmulo de guanosina extracelular, bem como avaliar o envolvimento da sinalização purinérgica na citotoxicidade mediada pelo parasito, diferentes isolados de T. vaginalis foram testados frente à capacidade de promover citólise. Todos os isolados foram capazes de promover efeito citolítico em alguma proporção, com destaque para o isolado TV-LACM6, que apresenta um perfil de hidrólise ATP, GTP > AMP > GMP. Quando nucleotídeos e nucleosídeos foram testados, o efeito citotóxico produzido pelo isolado foi potencializado na presença de ATP e GTP. Por outro lado, o efeito foi revertido na presença de eritro-9-(2-hidroxi-3-nonil) adenina (EHNA), um inibidor da adenosina deaminase. Importante, guanosina não foi capaz de reverter o efeito citotóxico produzido pelos trofozoítos, resultado que corrobora com o perfil de hidrólise de nucleotídeos e acúmulo de guanosina exracelular, sendo uma vantagem para o parasito. A possível participação dos receptores de adenosina foi avaliada, entretando os receptores ADORA1 e ADORA2A não parecem estar envolvidos no efeito protetor mediado pela adenosina. Considerando o potencial farmacológico desempenhado por essas enzimas no metabolismo de purinas em protozoários bem como no controle de respostas imunes, a modulação da hidrólise de nucleotídeos pode ser um alvo terapêutico importante e representar um mecanismo sinérgico na atividade antiparasiária de compostos ativos. Nesse sentido, o estudo demonstrou a atividade anti-T. vaginalis de três compostos, e em especial o isoaustrobrasilol B, com IC50 de 38 μM. O composto não apresentou efeitos hemolíticos frente a eritrócitos humanos e apesar de ter demonstrado efeito citotóxico in vitro frente à linhagem de células epiteliais vaginais humanas (HMVII), nenhuma citotoxicidade foi demonstrada no modelo in vivo. Isoaustrobrasilol B foi o único composto que inibiu significativamente as atividades da NTPDase e ecto-5’-nucleotidase e o efeito imune atribuído ao acúmulo extracelular de nucleotídeos foi avaliado. A produção de espécies reativas de oxigênio e interelucina-6 (IL-6) por neutrófilos estimulados por T.vaginalis não foi afetada pelo tratamento com o composto. Por outro lado, a liberação de interleucina-8 (IL-8), a principal interleucina produzida por neutrófilos na tricomoníase, foi aumentada. O efeito sinérgico de redução de viabilidade de trofozoítos e modulação da NTPDase e ecto-5’-nucleotidase pode aumentar a suscetibilidade do T. vaginalis frente à resposta imune do hospedeiro e consequentemente, sua eliminação do sítio de infecção. / Trichomonas vaginalis is a flagellate protozoan that parasitizes the human urogenital tract causing trichomoniasis, the most common non-viral sexually transmitted disease, infecting approximately 276 million people worldwide annually. To achieve success in parasitism trichomonads develop a complex process against the host cells that culminate in cytoadherence and cytotoxicity. Nucleotides and nucleosides are released into the extracellular space by cells under stress or injury and they exert their signaling effects through activation of the purinoceptors. Moreover, the ectonucleotidases, nucleoside triphosphate diphosphohydrolase (NTPDase) and ecto-5'-nucleotidase, are capable of hydrolyzing the nucleotides producing nucleosides that are essential to the parasite purine metabolism. The enzymatic cascade mediated by ectonucleotidases is relevant in controlling nucleotides and nucleosides levels as these molecules play antagonistic roles in inflammation, as proinflamatory and anti-inflammatory mediators, respectively. This study investigated the hydrolysis profile of guanine nucleotides in T. vaginalis as the effect of serum limitation condition in the enzymatic cascade. Furthermore, we investigated the influence of extracellular nucleotides and nucleosides on the modulation of the host cell cytotoxicity mediated by T. vaginalis. Results show that guanine nucleotides GTP, GDP, GMP are substrates for T. vaginalis ectonucleotidases, with expected kinetic parameters for this enzyme family. The metabolic restriction condition enhanced NTPDase and ecto-5’-nucleotidase activities and the highest gene expressions found for TvNTPDase 2 and 4 which may explain the enzymatic activity enhance. The extracellular guanosine uptake was lower than that observed for adenosine into parasite DNA measured by isotopic ratio C12/C13 of the nucleosides. In order to investigate the possible biological role for extracellular guanosine accumulation as well as to evaluate the involvment of purinergic signaling in the citotoxicity promoted by the parasite, a collection of T. vaginalis isolates were tested against a human epithelial vaginal cell line (HMVII). Fresh clinical T. vaginalis isolates produced cytolytic effect against human vaginal epithelial cells in a heterogeneous profile. The most cytotoxic isolate, TV-LACM6, presents the hydrolysis profile ATP, GTP > AMP > GMP. When the nucleotides and nucleosides were tested, the cytotoxic effect elicited by TV-LACM6 was increased in presence of nucleotides ATP and GTP. In contrast, the cytotoxicity was reversed by adenosine in presence of erythro-9-(2-hydroxy-3-nonyl) adenine (EHNA), but not by guanosine, which is in agreement with the accumulation of extracellular guanosine and the hydrolysis profile, acting as an advantage for the parasite. ADORA1 and ADORA2A are not involved in the protective mechanism of adenosine. Considering the pharmacological potential that ectonucleotidases play in the context of purine metabolism and in the imune response modulation, nucleotide hydrolysis may represent a therapeutic target as an additional mechanism in association with anti T.vaginalis compounds. The study demonstrated promissing activities for three derivatvies with isoaustrobrasilol B the most activity compound with IC50 38 μM. The compound did not demonstrate any hemolytic activity and although induced cytotoxicity against human epithelial vaginal cells (HMVII), absence of toxicity was obtained when in vivo model was studied. Isoaustrobrasilol B was the only compound that significantly inhibited NTPDase and ecto-5’-nucleotidase activities and the immune modulation attributed to extracellular nucleotide accumulation was evaluated. Reactive oxygen species production and interleukin-6 (IL-6) release by T.vaginalis stimulated neutrophils were not affected by phloroglucinol treatment. On the other hand, interleukin-8 (IL-8), the primarily cytokine produced by neutrophils during trichomoniasis, was significantly enhanced. The associative mechanism of trophozoites death and NTPDase and ecto-5’-nucleotidase modulation may increase the susceptibility of T. vaginalis to host immune responses and, consequently, the elimination from the infection site.

A poluição ambiental causada por resíduos de metais tóxicos é muito relevante pelo seu amplo uso em processos industriais e agrícolas, sendo que muitos efluentes chegam ao ambiente aquático sem qualquer tratamento. A contaminação da água com estes poluentes tornaram-se iminentes e, consequentemente efeitos adversos são inevitáveis em humanos, plantas e animais, onde um dos táxons mais atingidos são os peixes. O peixe zebra (Danio rerio) é uma espécie muito utilizada como modelo experimental em diversas áreas, como neurociências e toxicologia. Evidências demonstram que nucleotídeos e nucleosídeos da adenina exercem efeitos sinalizadores no espaço extracelular por meio da ativação de receptores específicos. A inativação do sinal mediado pelo ATP extracelular é realizada por uma família de enzimas denominadas ectonucleotidases, na qual se destacam as NTPDases (nucleosídeo trifosfato difosfoidrolases) e a ecto-5'-nucleotidase. Após hidrólise pelas ectonucleotidases, o ATP produz o nucleosídeo adenosina. A adenosina pode ser desaminada pela enzima adenosina desaminase (ADA), gerando inosina. Evidências demonstram que o ATP é coliberado com a acetilcolina em terminais colinérgicos. A acetilcolina é uma molécula transmissora que age nos receptores muscarínicos e nicotínicos e seu catabolismo é promovido pela enzima acetilcolinesterase (AChE). Nosso laboratório já demonstrou a presença de diferentes membros da família das NTPDases e da família da ADA, além de uma ecto-5'-nucleotidase em cérebro de peixe zebra. A presença da enzima AChE também já foi descrita nesta espécie. No capítulo I foi testado o efeito in vitro do zinco e cádmio na atividade da AChE e das ectonucleotidases em cérebro de peixe zebra. Ambos os metais não alteraram a atividade da AChE. A hidrólise de ATP teve um aumento na presença de 1 µM de zinco (17 %) e a hidrólise de AMP teve um aumento dose dependente nas concentrações 0,5 e 1 µM de zinco (188 % e 199 %). Após a exposição a 0,5 e 1 µM de cádmio, a atividade ATPásica foi aumentada significativamente (53 % e 48 %). O cádmio na faixa de 0,25 a 1 µM inibiu a hidrólise de ADP de forma dose-dependente (13,4 - 69 %). A atividade da ecto-5'-nucleotidase foi inibida (38 %) apenas na presença de 1 µM de cádmio. No capítulo II foi investigado o efeito da exposição ao alumínio na atividade da AChE cerebral e em parâmetros comportamentais em peixe zebra. A exposição in vivo a 50 µg/L de AlCl3 durante 96 h a pH 5,8 aumentou significativamente (36 %) a hidrólise de acetiltiocolina em cérebro de peixe zebra. Não foram observadas mudanças na atividade da AChE quando os peixes foram expostos a mesma concentração de AlCl3 em pH 6,8. RT-PCR semi-quantitativo não demonstrou alterações significativas nos níveis de expressão do RNAm do gene da ache em cérebro de peixe zebra. Concentrações in vitro de AlCl3 variando de 50 a 250 µM aumentaram a atividade da AChE (28 a 33 %). Além disso, animais expostos ao AlCl3 em pH 5,8 apresentaram uma diminuição na atividade locomotora, avaliada pelo número de cruzamentos (25 %), distância viajada (14,1 %) e velocidade máxima (24 %). No capítulo III, foi verificado o efeito de metais tóxicos na atividade e expressão da ADA em frações solúveis e de membrana em cérebro de peixe zebra. Dos metais testados, apenas o mercúrio foi capaz de inibir a desaminação da adenosina em ambas as frações in vitro. A inibição foi observada de 5 a 250 µM de HgCl2 (84,6 - 92,6 %) na fração solúvel enquanto nas frações de membrana a inibição variou de 50 a 250 µM (20,9 - 26 %). A exposição in vivo do peixe zebra a 20 µg/L de HgCl2 foi avaliada após exposição aguda (24 h) e subcrônica (96 h). A atividade da ADA na fração solúvel foi inibida após a exposição aguda (24,5%) e subcrônica (40,8%) enquanto que a atividade da ADA na fração de membrana foi inibida somente após a exposição subcrônica (21,9 %). Em contraste, não foram observadas mudanças na expressão dos genes da ADA após os tratamentos. Nossos resultados apresentados demonstraram que as enzimas envolvidas na degradação de nucleotídeos e nucleosídeos (NTPDase, 5'-nucleotidase e ADA) e a acetilcolinesterase são afetadas por metais tóxicos em cérebro de peixe zebra. Além de serem possíveis alvos da neurotoxicidade dos metais, a alteração destas atividades enzimáticas pode ser utilizada como bioindicador da presença ambiental destes poluentes. / The environmental pollution caused by toxic metals is relevant due to its widespread use in industrial and agricultural process, and many effluents enter in the aquatic environment without treatment. The contamination of water by toxic metals has become imminent and, consequently, adverse effects are inevitable in humans, plants, and animals, which fish are one of the most affected taxons. Zebrafish (Danio rerio) is a specie consolidated as a model system in many research areas, including neuroscience and toxicology. Evidence has show that nucleotides and nucleosides exert signaling effects at the extracellular space by the activation of specific receptors. The inactivation of extracellular ATP signaling is promoted by a family of enzymes named ectonucleotidases, whivh inlude NTPDases (nucleoside triphosphate diphosphohydrolases) and ecto-5'-nucleotidase. After hydrolysis promoted by ectonucleotidases, ATP forms the nucleoside adenosine. The adenosine could be deaminated by the enzyme adenosine deaminase (ADA). Evidence demonstrates that ATP is coreleased with acetylcholine in cholinergic terminals. Acetylcholine is a transmitter molecule that acts on muscarinic and nicotinic receptors and its catabolism is promoted by acetylcholinesterase (AChE) activity. Our laboratory has already characterized NTPDases, ecto-5'-nucleotidase and ADA activity in zebrafish brain. The AChE activity has been reported in this specie. In chapter I we tested the in vitro effect of zinc and cadmium on AChE and ectonucleotidase (NTPDase and ecto-5-nucleotidase) activities in zebrafish brain. Both zinc and cadmium treatments did not alter significantly the zebrafish brain AChE activity. ATP hydrolysis presented a significant increase at 1 mM zinc (17 %) and the AMPase activity had a dose-dependent increase at 0.5 and 1µM zinc exposure (188 % and 199 %). After cadmium treatment, ATPase activity was significantly increased (53 % and 48 %) at 0.5 and 1 µM, respectively. Cadmium, in the range 0.25-1 µM, inhibited ADP hydrolysis in a dose-dependent manner (13.4-69 %). Ecto-5-nucleotidase activity was only inhibited (38 %) in the presence of 1 µM cadmium. In chapter II we have investigated the effect of aluminum exposure on brain AChE activity and behavior parameters in zebrafish. In vivo exposure of zebrafish to 50 µg/L AlCl3 during 96 h at pH 5.8 significantly increased (36 %) acetylthiocholine hydrolysis in zebrafish brain. There were no changes on AChE activity when fish were exposed to the same concentration of AlCl3 at pH 6.8. Semi-quantitative RT-PCR has not shown significant alterations on the expression levels of ache mRNA gene in zebrafish brain. In vitro concentrations of AlCl3 varying from 50 to 250 µM have increased AChE activity (28 to 33 %, respectively) Moreover, we observed that animals exposed to AlCl3 at pH 5.8 presented a significant decrease in locomotor activity, as evaluated by the number of line crossings (25 %), distance traveled (14.1 %) and maximum speed (24 %). In chapter III we have investigated the effects of toxic metals on soluble and membrane ADA activity and gene expression in zebrafish brain. Regarding the metals tested, only HgCl2 was able to inhibit the adenosine deamination in vitro in both fractions. The inhibition was observed from 5 to 250 µM HgCl2 (84.6 - 92.6 %) in soluble fraction while in membrane fractions the inhibition varied from 50 to 250 µM (20.9 - 26 %). The in vivo exposure of zebrafish to 20 µg/L of HgCl2 was evaluated after acute (24 h) and subchronic (96 h) treatments on ADA activity in soluble and membrane fractions. The ADA activity from soluble fraction was inhibited after both acute (24.5 %) and subchronic (40.8 %) exposures whereas the ADA activity from brain membranes was inhibited only after subchronic exposure (21.9 %). In contrast, semi-quantitative RT-PCR analysis showed that HgCl2 was not able to modulate the ADA gene expression. Our results have show that the enzymes involved in the degradation of nucleotides and nucleosides (NTPDase, 5'-nucleotidase and ADA) and AChE are modulated by toxic metals in zebrafish brain. Besides been a possible target in the neurotoxicity mediated by metals, the alteration of these enzyme activities can be used as bioindicator of the environmental presence of these pollutants.

Nucleotídeos extracelulares (ATP, ADP, AMP) e seu derivado adenosina são conhecidos sinalizadores do sistema cardiovascular podendo mediar vários processos fisiológicos entre eles a proliferação celular, agregação plaquetária, inflamação e o tônus vascular. Os níveis destas substâncias, localmente e na circulação sanguínea, são controlados pelas ecto-NTPDases em conjunto com a ecto-5’nucleotidase (ecto-5’-NT) que realizam a degradação completa do ATP até adenosina. Os hormônios tireoideanos tiroxina (T4) e triiodotironina (T3) e o hormônio esteróide sexual estradiol (E2) atuam ativamente no sistema vascular promovendo vasodilatação. Nosso objetivo foi investigar quais enzimas da família das NTPDases estão presente em células musculares lisas vasculares (CMLVs) e se a atividade destas enzimas pode ser influenciada pela ação desses hormônios, uma vez que seus substratos e produtos podem sinalizar processos de relaxamento/contração muscular. Para tanto, as CMLVs foram extraídas da artéria aorta de ratos Wistar adultos e cultivadas em meio de cultura DMEM. Após atingirem a confluência, as células foram tratadas com 50 nM de T3 ou T4 ou 1M de 17-estradiol por 72 horas. As atividades enzimáticas foram medidas pela liberação de fosfato inorgânico enquanto que a expressão das ectonucleotidases foi verificada por imunocitoquímica (proteína) e RT-PCR (RNAm). Os resultados deste trabalho mostram que as CMLVs expressam as NTPDases 1, 2, 3, 5 e 6 e a ecto-5’-NT, responsáveis pelo controle dos níveis de nucleotídeos e nucleosídeos extracelulares. O tratamento com os hormônios T3, T4 e E2 nestas células mostrou que a atividade da ecto-5’-NT foi aumentada pelos três hormônios. A análise do RT-PCR demonstrou que os tratamentos foram capazes de aumentar também a quantidade de RNAm da ecto-5’NT, indicando mecanismos de ação genômica dos hormônios estudados. Por outro lado, O tratamento com os hormônios tireoideos não alterou as atividades ATPásica e ADPásica, somente o estradiol foi capaz de aumentar a atividade ATPásica. Estes resultados também sugerem que, pela hidrólise aumentada do AMP, disponibilizem-se níveis maiores de adenosina, com importante potencial vasodilatador local. Entretanto, o fato de o estradiol ter aumentado a hidrólise de ATP, mas não a de ADP, nos permite pensar que o ADP, agregador plaquetário bem estabelecido, possa estar acumulando extracelularmente, contribuindo para o desenvolvimento de problemas circulatórios.

Trichomonas vaginalis é o protozoário flagelado que parasita o sistema urogenital humano causando a tricomoníase, a doença sexualmente transmissível não viral mais comum no mundo, sendo registrados aproximadamente 276 milhões de novos casos a cada ano. O sucesso da colonização das células hospedeiras e desenvolvimento da infecção envolve um complexo processo que culmina em citoaderência e citotoxicidade. Nucleotídeos e nucleosídeos são liberados para o espaço extracelular por células em situações de estresse ou lesão tecidual e desencadeiam seus efeitos sinalizadores através da ativação de purinoceptores. Ainda, a hidrólise sequencial de nucleotídeos pelas ectonucleotidases, nucleosídeo trifosfato difosfoidrolase (NTPDase) e ecto-5’-nucleotidase leva à formação de nucleosídeos que são essenciais para o metabolismo de purinas do parasito. Efeitos antagônicos são desencadeados por nucleotídeos e nucleosídeos, respectivamente próinflamatórios e anti-inflamatórios, na mediação de respostas imunes. A atividade dessas enzimas sobre os nucleotídeos da guanina e o efeito de restrição metabólica sobre a hidrólise de nucleotídeos foi avaliada. Além disso, a participação da sinalização mediada pelos nucleotídeos e nucleosídeos também foi avaliada em um modelo de citotoxicidade. Os resultados demonstram que os nucleotídeos GTP, GDP e GMP são substratos para as ectonucleotidases de T. vaginalis com parâmetros cinéticos compatíveis para enzimas dessa família. A condição de restrição de soro aumentou a atividade da NTPDase e da ecto-5’-nucleotidase e o aumento da expressão gênica das TvNTPDase 2 e 4 pode justificar o aumento da atividade. A recaptação de guanosina extracelular foi menor do que a recaptação de adenosina, demonstrada pela razão isotópica C12/C13 no nucleosídeo detectada no DNA dos parasitos. A fim de investigar um possível papel biológico para o acúmulo de guanosina extracelular, bem como avaliar o envolvimento da sinalização purinérgica na citotoxicidade mediada pelo parasito, diferentes isolados de T. vaginalis foram testados frente à capacidade de promover citólise. Todos os isolados foram capazes de promover efeito citolítico em alguma proporção, com destaque para o isolado TV-LACM6, que apresenta um perfil de hidrólise ATP, GTP > AMP > GMP. Quando nucleotídeos e nucleosídeos foram testados, o efeito citotóxico produzido pelo isolado foi potencializado na presença de ATP e GTP. Por outro lado, o efeito foi revertido na presença de eritro-9-(2-hidroxi-3-nonil) adenina (EHNA), um inibidor da adenosina deaminase. Importante, guanosina não foi capaz de reverter o efeito citotóxico produzido pelos trofozoítos, resultado que corrobora com o perfil de hidrólise de nucleotídeos e acúmulo de guanosina exracelular, sendo uma vantagem para o parasito. A possível participação dos receptores de adenosina foi avaliada, entretando os receptores ADORA1 e ADORA2A não parecem estar envolvidos no efeito protetor mediado pela adenosina. Considerando o potencial farmacológico desempenhado por essas enzimas no metabolismo de purinas em protozoários bem como no controle de respostas imunes, a modulação da hidrólise de nucleotídeos pode ser um alvo terapêutico importante e representar um mecanismo sinérgico na atividade antiparasiária de compostos ativos. Nesse sentido, o estudo demonstrou a atividade anti-T. vaginalis de três compostos, e em especial o isoaustrobrasilol B, com IC50 de 38 μM. O composto não apresentou efeitos hemolíticos frente a eritrócitos humanos e apesar de ter demonstrado efeito citotóxico in vitro frente à linhagem de células epiteliais vaginais humanas (HMVII), nenhuma citotoxicidade foi demonstrada no modelo in vivo. Isoaustrobrasilol B foi o único composto que inibiu significativamente as atividades da NTPDase e ecto-5’-nucleotidase e o efeito imune atribuído ao acúmulo extracelular de nucleotídeos foi avaliado. A produção de espécies reativas de oxigênio e interelucina-6 (IL-6) por neutrófilos estimulados por T.vaginalis não foi afetada pelo tratamento com o composto. Por outro lado, a liberação de interleucina-8 (IL-8), a principal interleucina produzida por neutrófilos na tricomoníase, foi aumentada. O efeito sinérgico de redução de viabilidade de trofozoítos e modulação da NTPDase e ecto-5’-nucleotidase pode aumentar a suscetibilidade do T. vaginalis frente à resposta imune do hospedeiro e consequentemente, sua eliminação do sítio de infecção. / Trichomonas vaginalis is a flagellate protozoan that parasitizes the human urogenital tract causing trichomoniasis, the most common non-viral sexually transmitted disease, infecting approximately 276 million people worldwide annually. To achieve success in parasitism trichomonads develop a complex process against the host cells that culminate in cytoadherence and cytotoxicity. Nucleotides and nucleosides are released into the extracellular space by cells under stress or injury and they exert their signaling effects through activation of the purinoceptors. Moreover, the ectonucleotidases, nucleoside triphosphate diphosphohydrolase (NTPDase) and ecto-5'-nucleotidase, are capable of hydrolyzing the nucleotides producing nucleosides that are essential to the parasite purine metabolism. The enzymatic cascade mediated by ectonucleotidases is relevant in controlling nucleotides and nucleosides levels as these molecules play antagonistic roles in inflammation, as proinflamatory and anti-inflammatory mediators, respectively. This study investigated the hydrolysis profile of guanine nucleotides in T. vaginalis as the effect of serum limitation condition in the enzymatic cascade. Furthermore, we investigated the influence of extracellular nucleotides and nucleosides on the modulation of the host cell cytotoxicity mediated by T. vaginalis. Results show that guanine nucleotides GTP, GDP, GMP are substrates for T. vaginalis ectonucleotidases, with expected kinetic parameters for this enzyme family. The metabolic restriction condition enhanced NTPDase and ecto-5’-nucleotidase activities and the highest gene expressions found for TvNTPDase 2 and 4 which may explain the enzymatic activity enhance. The extracellular guanosine uptake was lower than that observed for adenosine into parasite DNA measured by isotopic ratio C12/C13 of the nucleosides. In order to investigate the possible biological role for extracellular guanosine accumulation as well as to evaluate the involvment of purinergic signaling in the citotoxicity promoted by the parasite, a collection of T. vaginalis isolates were tested against a human epithelial vaginal cell line (HMVII). Fresh clinical T. vaginalis isolates produced cytolytic effect against human vaginal epithelial cells in a heterogeneous profile. The most cytotoxic isolate, TV-LACM6, presents the hydrolysis profile ATP, GTP > AMP > GMP. When the nucleotides and nucleosides were tested, the cytotoxic effect elicited by TV-LACM6 was increased in presence of nucleotides ATP and GTP. In contrast, the cytotoxicity was reversed by adenosine in presence of erythro-9-(2-hydroxy-3-nonyl) adenine (EHNA), but not by guanosine, which is in agreement with the accumulation of extracellular guanosine and the hydrolysis profile, acting as an advantage for the parasite. ADORA1 and ADORA2A are not involved in the protective mechanism of adenosine. Considering the pharmacological potential that ectonucleotidases play in the context of purine metabolism and in the imune response modulation, nucleotide hydrolysis may represent a therapeutic target as an additional mechanism in association with anti T.vaginalis compounds. The study demonstrated promissing activities for three derivatvies with isoaustrobrasilol B the most activity compound with IC50 38 μM. The compound did not demonstrate any hemolytic activity and although induced cytotoxicity against human epithelial vaginal cells (HMVII), absence of toxicity was obtained when in vivo model was studied. Isoaustrobrasilol B was the only compound that significantly inhibited NTPDase and ecto-5’-nucleotidase activities and the immune modulation attributed to extracellular nucleotide accumulation was evaluated. Reactive oxygen species production and interleukin-6 (IL-6) release by T.vaginalis stimulated neutrophils were not affected by phloroglucinol treatment. On the other hand, interleukin-8 (IL-8), the primarily cytokine produced by neutrophils during trichomoniasis, was significantly enhanced. The associative mechanism of trophozoites death and NTPDase and ecto-5’-nucleotidase modulation may increase the susceptibility of T. vaginalis to host immune responses and, consequently, the elimination from the infection site.

Nucleotídeos extracelulares (ATP, ADP, AMP) e seu derivado adenosina são conhecidos sinalizadores do sistema cardiovascular podendo mediar vários processos fisiológicos entre eles a proliferação celular, agregação plaquetária, inflamação e o tônus vascular. Os níveis destas substâncias, localmente e na circulação sanguínea, são controlados pelas ecto-NTPDases em conjunto com a ecto-5’nucleotidase (ecto-5’-NT) que realizam a degradação completa do ATP até adenosina. Os hormônios tireoideanos tiroxina (T4) e triiodotironina (T3) e o hormônio esteróide sexual estradiol (E2) atuam ativamente no sistema vascular promovendo vasodilatação. Nosso objetivo foi investigar quais enzimas da família das NTPDases estão presente em células musculares lisas vasculares (CMLVs) e se a atividade destas enzimas pode ser influenciada pela ação desses hormônios, uma vez que seus substratos e produtos podem sinalizar processos de relaxamento/contração muscular. Para tanto, as CMLVs foram extraídas da artéria aorta de ratos Wistar adultos e cultivadas em meio de cultura DMEM. Após atingirem a confluência, as células foram tratadas com 50 nM de T3 ou T4 ou 1M de 17-estradiol por 72 horas. As atividades enzimáticas foram medidas pela liberação de fosfato inorgânico enquanto que a expressão das ectonucleotidases foi verificada por imunocitoquímica (proteína) e RT-PCR (RNAm). Os resultados deste trabalho mostram que as CMLVs expressam as NTPDases 1, 2, 3, 5 e 6 e a ecto-5’-NT, responsáveis pelo controle dos níveis de nucleotídeos e nucleosídeos extracelulares. O tratamento com os hormônios T3, T4 e E2 nestas células mostrou que a atividade da ecto-5’-NT foi aumentada pelos três hormônios. A análise do RT-PCR demonstrou que os tratamentos foram capazes de aumentar também a quantidade de RNAm da ecto-5’NT, indicando mecanismos de ação genômica dos hormônios estudados. Por outro lado, O tratamento com os hormônios tireoideos não alterou as atividades ATPásica e ADPásica, somente o estradiol foi capaz de aumentar a atividade ATPásica. Estes resultados também sugerem que, pela hidrólise aumentada do AMP, disponibilizem-se níveis maiores de adenosina, com importante potencial vasodilatador local. Entretanto, o fato de o estradiol ter aumentado a hidrólise de ATP, mas não a de ADP, nos permite pensar que o ADP, agregador plaquetário bem estabelecido, possa estar acumulando extracelularmente, contribuindo para o desenvolvimento de problemas circulatórios.