Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Escherichia coli enteroagregativa (EAEC) é um patógeno relacionado ao desenvolvimento de quadros de diarréia aguda ou persistente. A resposta inflamatória induzida por EAEC está relacionada à liberação de interleucina 8, que atua estimulando a transmigração de neutrófilos através do epitélio. Os macrófagos, de forma similar aos neutrófilos, são células fagocíticas que produzem espécies reativas de oxigênio (ERO), como o peróxido de hidrogênio (H2O2). Neste trabalho, avaliamos as consequências da interação de diferentes cepas clínicas com macrófagos humanos ativados da linhagem U-937. Todas as cepas testadas apresentaram filamentos nos testes de aderência aos macrófagos, diferentemente do que ocorre na interação com outras linhagens celulares como HEp-2, T84 e Caco-2. O ferro é um microelemento essencial para bactérias, sendo utilizado como cofator de enzimas e que também pode participar da geração de ERO através da reação de Fenton. Considerando-se a possibilidade de que o H2O2 produzido pelos macrófagos possa gerar radical hidroxil através da reação de Fenton, testes de aderência foram realizados com as amostras cultivadas na presença do captador de ferro 2,2-dipiridil. Tal fato não suprimiu a formação de filamentos, entretanto diminuiu a aderência das cepas EAEC 042 e 17-2. Com o objetivo de produzir uma resposta adaptativa ao H2O2, as culturas bacterianas foram pré-tratadas com uma dose sub-letal de H2O2 por 60 minutos antes de aderirem aos macrófagos. Nossos resultados mostraram que o pré-tratamento também não inibiu o aparecimento de filamentos em relação às culturas não tratadas. Além disto, foi observado que o pré-tratamento com o H2O2 reduziu a aderência das amostras de EAEC ao tapete celular. A filamentação é uma das respostas SOS, induzida pela presença de danos e/ou bloqueio na síntese da molécula de DNA. Com o objetivo de verificar se o H2O2 produzido pelos macrófagos estaria causando danos induzindo o sistema SOS e a filamentação bacteriana, foram realizados testes de viabilidade com mutantes derivados de E. coli K12 deficientes em enzimas do reparo por excisão de bases (BW535) e na resposta SOS (DM49). Nossos resultados mostram que os mutantes apresentaram os níveis de sobrevivência semelhantes ao observado para cepa selvagem isogênica (AB1157). Todos estes resultados em conjunto indicam que o H2O2 não é o indutor da filamentação nos testes de aderência. Macrófagos ativados apresentam ação microbicida através da ação da enzima indolamina dioxigenase (IDO), associada à redução do aminoácido L-triptofano. Desta forma, realizamos testes qualitativos de aderência de EAEC aos macrófagos suplementando o meio de interação com este aminoácido. Nossos resultados mostram que a adição de triptofano ao meio de interação reduz o número de filamentos por campo. Desta forma, aventamos a hipótese de que a depleção do triptofano seja responsável pela indução de resposta SOS, tendo como conseqüência a filamentação das bactérias. / Enteroaggregative Escherichia coli is a pathogen related to cases development of acute or persistent diarrhea. The inflammatory response induced by EAEC is linked to induction of IL-8 release, which acts stimulating neutrophils diapedesis through the epithelium. Macrophages, similarly to neutrophils, are phagocytic cells that produce reactive oxygen species (ROS), such as H2O2. Iron is an essential microelement to bacteria, been used as cofactor of enzymes in fundamental cellular processes but it is involved in ROS generation through Fenton reaction. On this report we evaluated the consequences of different EAEC strains interaction with activated human macrophages (U937 lineage). All tested strains showed filaments on the adherence tests with macrophages, unlike to what occurs in the interaction with other cellular lineages as HEp-2, T84 e Caco-2. Considering the possibility of H2O2 macrophage produced generates hydroxyl radical through Fenton reaction, the strains were grown in medium containing iron chelator 2,2-dipiridil. Iron chelation did not suppress filamentation, however decreased the adherence of 042 e 17-2 strains. Strains pretreated with a H2O2 subletal dose (60 M) by 60 minutes, which resulted in a bacterial adaptative response, also did not decrease the filamentation associated to adherence beside H2O2 pretreatment decreased the adherence of EAEC strains tested. In order to verify if H2O2 induces filamentation through DNA lesions and SOS induction, we evaluated the survival of a triple mutant deficient in three enzymes involved in BER and a mutant deficient in SOS response induction, both E. coli K12 derived. Both mutants presented similar survival levels like wild strain. This result suggest that H2O2 is not involved in SOS induction and filamentation response. Activated macrophages show microbicidal action, which is related to enzymes such as IDO (indoleamine dioxygenase), associated to reduction of L-tryptophan available to microorganism. In this way, we performed adhrence macrophages assays supplementing the interaction medium with L-tryptophan. Our results showed that tryptophan addition reduced the filamentation of adhered EAEC strains. Thus, we suggested that L-tryptophan reduction could be responsible for SOS response induction and bacterial filamentation.

A difteria é uma doença imunoprevinível que permanece endêmica em diversas regiões do mundo. Além dos casos de difteria clássica, doenças invasivas como endocardite, osteomielite, pneumonia e infecções relacionadas à cateter, tem acometido indivíduos adultos parcialmente imunizados. A natureza multifatorial dos fatores de virulência que favorecem a formação de biofilme e sobrevivência em macrófagos tem sido evidenciada para o Corynebacterium diphtheriae. Entretanto, escassos são os trabalhos que investigaram a influência de condições ambientais na virulência do patógeno. Uma vez que agentes oxidantes são capazes de gerar radicais livres e levar ao estresse oxidativo que, consequentemente, podem resultar em resposta adaptativa e influenciar na formação do biofilme e na virulência bacteriana, o presente trabalho teve como objetivo geral avaliar os efeitos do peróxido de hidrogênio (H2O2), paraquate e telurito de potássio (K2TeO3) em propriedades biológicas de cepas de C. diphtheriae de origens diversas. Os resultados demonstraram que as amostras de C. diphtheriae apresentaram níveis de resistência ao K2TeO3, H2O2 e paraquate, porém em intensidades variadas e independentes da capacidade de produção da toxina diftérica. Algumas amostras, toxinogênicas ou não, isoladas do trato respiratório superior demonstraram resposta adaptativa para H2O2 passando, portanto, a expressar resistência aumentada após uma prévia exposição ao referido agente oxidante. C. diphtheriae não exibiu respostas adaptativas para o K2TeO3 e paraquate. C. diphtheriae foi capaz de produzir biofilme na superfície de substratos abióticos de natureza hidrofílica (vidro) e hidrofóbica (poliestireno) na presença de agentes oxidantes K2TeO3, H2O2 e paraquate. A presença dos agentes oxidantes influenciou na formação de biofilme de algumas amostras. O paraquate inibiu a produção de biofilme de todas amostras. A amostra TR241 teve a produçao de biofilme inibida na presença dos três agentes oxidantes analisados. Por outro lado, a presença de H2O2 e do K2TeO3 estimulou a produção de biofilme de algumas amostras. Para todas as amostras de C. diphtheriae testadas, independentes das origens, biotipos e da capacidade de produção de toxina diftérica, os ensaios moleculares indicaram a presença de sequências gênicas cromossômicas homólogas, codificadores da proteína DIP 0906 (TeR) e da proteína DIP 1421 (OxyR), envolvidos na resistência ao telurito e na proteção contra o estresse oxidativo, respectivamente. Não foi observada correlação da suscetibilidade e a resposta adaptativa aos agentes oxidantes com as diferentes características bacterianas: origem, sítio de isolamento, produção de toxina diftérica, metabolização de sacarose e produção de biofilme. Em conclusão, o estresse oxidativo foi capaz de influenciar fatores de virulência do C. diphtheriae, como a capacidade de produçao de biofilme, que podem estar contribuindo para a patogenia da difteria clássica assim como de doenças invasivas causadas por cepas atoxinogênicas. / Diphtheria is a disease it could be preventable by immunization although remains endemic in many regions of the world. Besides the classical cases of diphtheria, invasive diseases such as endocarditis, osteomyelitis, pneumonia and catheter-related infections, has affected adults partially immunized. The multifactorial nature of virulence factors that promote biofilm formation and survival in macrophages have been shown to Corynebacterium diphtheriae. However, few are the studies that investigated the influence of environmental conditions on the virulence of the pathogen. Since oxidants are capable of generating free radicals lead to oxidative stress and, consequently, may result in adaptive response and influence in biofilm formation and bacterial virulence, this study aimed to evaluate the effects of hydrogen peroxide (H2O2), paraquat and potassium tellurite (K2TeO3) in biological properties of strains of C. diphtheriae of different origins. The results show that the strains of C. diphtheriae showed levels of resistance K2TeO3, H2O2 and paraquat, but in varying intensities and independent production capacity of diphtheria toxin. Some samples, toxigenic or non-toxigenic, isolated respiratory tract demonstrated adaptive response to H2O2 passing thus expressing increased resistance after exposure prior to said oxidizing agent. C. diphtheriae seemed not display adaptive responses to K2TeO3 and paraquat. C. diphtheriae was able to produce biofilm on the surface of substrates abiotic hydrophilic in nature (glass) and hydrophobic (polystyrene) in the presence of oxidizing agents - K2TeO3, H2O2 and paraquat. The presence of oxidizing agents influence the biofilm formation of some samples.The paraquat inhibited the production of biofilm from all samples. The sample TR241 had inhibited the production of biofilm in the presence of oxidizing agents three analyzed. Moreover, the presence of H2O2 and K2TeO3 stimulated biofilm production of some samples. For all samples C. diphtheriae tested, independent of the origins and biotypes production capacity of diphtheria toxin, molecular assays indicated the presence of chromosomal gene sequences homologous to genes involved in tellurite resistance and protection against oxidative stress present in other bacterial species, genes encoding protein DIP 0906 (Ter) and protein DIP 1421 (oxyR). No correlation was observed susceptibility and adaptive response to oxidants with different biological activities bacterial: origin, isolation site, production of diphtheria toxin, sucrose metabolism and biofilm production. In conclusion, oxidative stress was able to influence virulence factors of C. diphtheriae, as the capacity of production of biofilm, which may be contributing to the pathogenesis of diphtheria classical as well as invasive disease caused by strains non-toxigenic.

A difteria é uma doença imunoprevinível que permanece endêmica em diversas regiões do mundo. Além dos casos de difteria clássica, doenças invasivas como endocardite, osteomielite, pneumonia e infecções relacionadas à cateter, tem acometido indivíduos adultos parcialmente imunizados. A natureza multifatorial dos fatores de virulência que favorecem a formação de biofilme e sobrevivência em macrófagos tem sido evidenciada para o Corynebacterium diphtheriae. Entretanto, escassos são os trabalhos que investigaram a influência de condições ambientais na virulência do patógeno. Uma vez que agentes oxidantes são capazes de gerar radicais livres e levar ao estresse oxidativo que, consequentemente, podem resultar em resposta adaptativa e influenciar na formação do biofilme e na virulência bacteriana, o presente trabalho teve como objetivo geral avaliar os efeitos do peróxido de hidrogênio (H2O2), paraquate e telurito de potássio (K2TeO3) em propriedades biológicas de cepas de C. diphtheriae de origens diversas. Os resultados demonstraram que as amostras de C. diphtheriae apresentaram níveis de resistência ao K2TeO3, H2O2 e paraquate, porém em intensidades variadas e independentes da capacidade de produção da toxina diftérica. Algumas amostras, toxinogênicas ou não, isoladas do trato respiratório superior demonstraram resposta adaptativa para H2O2 passando, portanto, a expressar resistência aumentada após uma prévia exposição ao referido agente oxidante. C. diphtheriae não exibiu respostas adaptativas para o K2TeO3 e paraquate. C. diphtheriae foi capaz de produzir biofilme na superfície de substratos abióticos de natureza hidrofílica (vidro) e hidrofóbica (poliestireno) na presença de agentes oxidantes K2TeO3, H2O2 e paraquate. A presença dos agentes oxidantes influenciou na formação de biofilme de algumas amostras. O paraquate inibiu a produção de biofilme de todas amostras. A amostra TR241 teve a produçao de biofilme inibida na presença dos três agentes oxidantes analisados. Por outro lado, a presença de H2O2 e do K2TeO3 estimulou a produção de biofilme de algumas amostras. Para todas as amostras de C. diphtheriae testadas, independentes das origens, biotipos e da capacidade de produção de toxina diftérica, os ensaios moleculares indicaram a presença de sequências gênicas cromossômicas homólogas, codificadores da proteína DIP 0906 (TeR) e da proteína DIP 1421 (OxyR), envolvidos na resistência ao telurito e na proteção contra o estresse oxidativo, respectivamente. Não foi observada correlação da suscetibilidade e a resposta adaptativa aos agentes oxidantes com as diferentes características bacterianas: origem, sítio de isolamento, produção de toxina diftérica, metabolização de sacarose e produção de biofilme. Em conclusão, o estresse oxidativo foi capaz de influenciar fatores de virulência do C. diphtheriae, como a capacidade de produçao de biofilme, que podem estar contribuindo para a patogenia da difteria clássica assim como de doenças invasivas causadas por cepas atoxinogênicas. / Diphtheria is a disease it could be preventable by immunization although remains endemic in many regions of the world. Besides the classical cases of diphtheria, invasive diseases such as endocarditis, osteomyelitis, pneumonia and catheter-related infections, has affected adults partially immunized. The multifactorial nature of virulence factors that promote biofilm formation and survival in macrophages have been shown to Corynebacterium diphtheriae. However, few are the studies that investigated the influence of environmental conditions on the virulence of the pathogen. Since oxidants are capable of generating free radicals lead to oxidative stress and, consequently, may result in adaptive response and influence in biofilm formation and bacterial virulence, this study aimed to evaluate the effects of hydrogen peroxide (H2O2), paraquat and potassium tellurite (K2TeO3) in biological properties of strains of C. diphtheriae of different origins. The results show that the strains of C. diphtheriae showed levels of resistance K2TeO3, H2O2 and paraquat, but in varying intensities and independent production capacity of diphtheria toxin. Some samples, toxigenic or non-toxigenic, isolated respiratory tract demonstrated adaptive response to H2O2 passing thus expressing increased resistance after exposure prior to said oxidizing agent. C. diphtheriae seemed not display adaptive responses to K2TeO3 and paraquat. C. diphtheriae was able to produce biofilm on the surface of substrates abiotic hydrophilic in nature (glass) and hydrophobic (polystyrene) in the presence of oxidizing agents - K2TeO3, H2O2 and paraquat. The presence of oxidizing agents influence the biofilm formation of some samples.The paraquat inhibited the production of biofilm from all samples. The sample TR241 had inhibited the production of biofilm in the presence of oxidizing agents three analyzed. Moreover, the presence of H2O2 and K2TeO3 stimulated biofilm production of some samples. For all samples C. diphtheriae tested, independent of the origins and biotypes production capacity of diphtheria toxin, molecular assays indicated the presence of chromosomal gene sequences homologous to genes involved in tellurite resistance and protection against oxidative stress present in other bacterial species, genes encoding protein DIP 0906 (Ter) and protein DIP 1421 (oxyR). No correlation was observed susceptibility and adaptive response to oxidants with different biological activities bacterial: origin, isolation site, production of diphtheria toxin, sucrose metabolism and biofilm production. In conclusion, oxidative stress was able to influence virulence factors of C. diphtheriae, as the capacity of production of biofilm, which may be contributing to the pathogenesis of diphtheria classical as well as invasive disease caused by strains non-toxigenic.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Escherichia coli enteroagregativa (EAEC) é um patógeno relacionado ao desenvolvimento de quadros de diarréia aguda ou persistente. A resposta inflamatória induzida por EAEC está relacionada à liberação de interleucina 8, que atua estimulando a transmigração de neutrófilos através do epitélio. Os macrófagos, de forma similar aos neutrófilos, são células fagocíticas que produzem espécies reativas de oxigênio (ERO), como o peróxido de hidrogênio (H2O2). Neste trabalho, avaliamos as consequências da interação de diferentes cepas clínicas com macrófagos humanos ativados da linhagem U-937. Todas as cepas testadas apresentaram filamentos nos testes de aderência aos macrófagos, diferentemente do que ocorre na interação com outras linhagens celulares como HEp-2, T84 e Caco-2. O ferro é um microelemento essencial para bactérias, sendo utilizado como cofator de enzimas e que também pode participar da geração de ERO através da reação de Fenton. Considerando-se a possibilidade de que o H2O2 produzido pelos macrófagos possa gerar radical hidroxil através da reação de Fenton, testes de aderência foram realizados com as amostras cultivadas na presença do captador de ferro 2,2-dipiridil. Tal fato não suprimiu a formação de filamentos, entretanto diminuiu a aderência das cepas EAEC 042 e 17-2. Com o objetivo de produzir uma resposta adaptativa ao H2O2, as culturas bacterianas foram pré-tratadas com uma dose sub-letal de H2O2 por 60 minutos antes de aderirem aos macrófagos. Nossos resultados mostraram que o pré-tratamento também não inibiu o aparecimento de filamentos em relação às culturas não tratadas. Além disto, foi observado que o pré-tratamento com o H2O2 reduziu a aderência das amostras de EAEC ao tapete celular. A filamentação é uma das respostas SOS, induzida pela presença de danos e/ou bloqueio na síntese da molécula de DNA. Com o objetivo de verificar se o H2O2 produzido pelos macrófagos estaria causando danos induzindo o sistema SOS e a filamentação bacteriana, foram realizados testes de viabilidade com mutantes derivados de E. coli K12 deficientes em enzimas do reparo por excisão de bases (BW535) e na resposta SOS (DM49). Nossos resultados mostram que os mutantes apresentaram os níveis de sobrevivência semelhantes ao observado para cepa selvagem isogênica (AB1157). Todos estes resultados em conjunto indicam que o H2O2 não é o indutor da filamentação nos testes de aderência. Macrófagos ativados apresentam ação microbicida através da ação da enzima indolamina dioxigenase (IDO), associada à redução do aminoácido L-triptofano. Desta forma, realizamos testes qualitativos de aderência de EAEC aos macrófagos suplementando o meio de interação com este aminoácido. Nossos resultados mostram que a adição de triptofano ao meio de interação reduz o número de filamentos por campo. Desta forma, aventamos a hipótese de que a depleção do triptofano seja responsável pela indução de resposta SOS, tendo como conseqüência a filamentação das bactérias. / Enteroaggregative Escherichia coli is a pathogen related to cases development of acute or persistent diarrhea. The inflammatory response induced by EAEC is linked to induction of IL-8 release, which acts stimulating neutrophils diapedesis through the epithelium. Macrophages, similarly to neutrophils, are phagocytic cells that produce reactive oxygen species (ROS), such as H2O2. Iron is an essential microelement to bacteria, been used as cofactor of enzymes in fundamental cellular processes but it is involved in ROS generation through Fenton reaction. On this report we evaluated the consequences of different EAEC strains interaction with activated human macrophages (U937 lineage). All tested strains showed filaments on the adherence tests with macrophages, unlike to what occurs in the interaction with other cellular lineages as HEp-2, T84 e Caco-2. Considering the possibility of H2O2 macrophage produced generates hydroxyl radical through Fenton reaction, the strains were grown in medium containing iron chelator 2,2-dipiridil. Iron chelation did not suppress filamentation, however decreased the adherence of 042 e 17-2 strains. Strains pretreated with a H2O2 subletal dose (60 M) by 60 minutes, which resulted in a bacterial adaptative response, also did not decrease the filamentation associated to adherence beside H2O2 pretreatment decreased the adherence of EAEC strains tested. In order to verify if H2O2 induces filamentation through DNA lesions and SOS induction, we evaluated the survival of a triple mutant deficient in three enzymes involved in BER and a mutant deficient in SOS response induction, both E. coli K12 derived. Both mutants presented similar survival levels like wild strain. This result suggest that H2O2 is not involved in SOS induction and filamentation response. Activated macrophages show microbicidal action, which is related to enzymes such as IDO (indoleamine dioxygenase), associated to reduction of L-tryptophan available to microorganism. In this way, we performed adhrence macrophages assays supplementing the interaction medium with L-tryptophan. Our results showed that tryptophan addition reduced the filamentation of adhered EAEC strains. Thus, we suggested that L-tryptophan reduction could be responsible for SOS response induction and bacterial filamentation.

A cisplatina (cis-diaminodicloroplatina II) é um efetivo agente anticâncer, porém seu uso clínico é altamente limitado, predominantemente devido à sua nefrotoxicidade. Muitos estudos têm demonstrado que a cisplatina causa disfunção mitocondrial em células epiteliais renais devido à ação de espécies reativas de oxigênio tais como ânions superóxido e radicais hidroxila. A proteção seletiva das mitocôndrias renais contra espécies reativas de oxigênio geradas pela cisplatina é fundamental na quimioterapia de pacientes com câncer. Vários estudos têm sugerido que o carvedilol é capaz de proteger contra a toxicidade mitocondrial cardíaca induzida pelo quimioterápico doxorubicina. Assim, no presente estudo investigou-se o potencial protetor deste fármaco contra a toxicidade mitocondrial renal induzida pela cisplatina, bem como os mecanismos moleculares envolvidos nesta proteção. Foram estudados 4 grupos (n=6, cada) de ratos Wistar machos tratados da seguinte forma: (i) Grupo controle: uma injeção intraperitoneal (i.p.) de DMSO (0,2mL/200g, i.p.) imediatamente antes da injeção de solução salina isotônica (2 ml/200g, i.p.) e posteriormente uma injeção diária de DMSO (0,2mL/200g, i.p.) em dois dias consecutivos; (ii) Grupo cisplatina (CISP): uma injeção de cisplatina (10 mg/kg, i.p.); (iii) Grupo carvedilol (CV): uma injeção de carvedilol (1 mg/kg, i.p.), seguida de uma injeção diária de carvedilol em dois dias consecutivos (1 mg/Kg, i.p) e (iv) Grupo carvedilol + cisplatina (CV+CISP): uma injeção de carvedilol (1mg/kg, i.p.), imediatamente antes da injeção de cisplatina (10 mg/Kg, i.p.) seguida de uma injeção diária de carvedilol nos dois dias seguintes (1 mg/Kg, i.p.). Os animais foram sacrificados 72 horas após o início do tratamento. O grupo CV+CISP apresentou uma significativa redução na lesão renal, marcada pela diminuição da concentração de uréia e creatinina plasmáticas, quando comparado ao grupo CISP. A avaliação da função mitocondrial comprovou o efeito protetor do carvedilol contra a toxicidade mitocondrial renal da cisplatina através da significativa melhora nos valores da (i) RCR, (ii) do consumo de oxigênio no estado 3 e (iii) da razão ADP/O. Além disso, no grupo CV+CISP o potencial de membrana mitocondrial e a captação de cálcio mitocondrial foram preservados. Adicionalmente, a redução da oxidação do NADPH, da cardiolipina, da glutationa e das proteínas sulfidrilas, bem como a redução na formação de MDA no grupo CV+CISP sugerem efeito protetor do carvedilol contra o estresse oxidativo mitocondrial. O grupo CV+CISP também apresentou menor ativação da caspase-3, o que sugere menor indução de apoptose. Os grupos CISP e CV+CISP apresentaram concentrações semelhantes de platina na suspensão mitocondrial renal, indicando que o mecanismo de proteção do carvedilol provavelmente não envolve a formação de complexos e a subseqüente inativação da cisplatina. Os resultados do presente estudo são promissores, pois o carvedilol é um fármaco de uso seguro e já estabelecido na clínica e a comprovação do seu efeito protetor contribuirá para o desenvolvimento de novas estratégias de prevenção dos danos nefrotóxicos da cisplatina. / Cisplatin (cis-diamminedichloridoplatinum II) is an affective anticancer agent; however its clinical use is highly limited, predominantly due to its nephrotoxicity. Many studies have shown that cisplatin cause mitochondrial dysfunction in renal epithelial cells due to the generation of reactive oxygen species, such as superoxide anions and hydroxyl radicals. The selective protection of the renal mitochondria against the reactive oxygen species generated by cisplatin is of critical importance in the chemotherapy of cancer patients. Some studies have suggested that carvedilol can protect against the cardiac mitochondrial toxicity induced by the chemotherapeutic agent doxorubicin. Therefore, in the present study we investigated the protective effect of carvedilol against renal mitochondrial toxicity, as well as the molecular mechanisms involved in this protection. We studied 4 groups (n=6, each) of male Wistar rats treated as follows: (i) Control group: one injection of DMSO (0,2 mL/200g body weight, i.p.), intraperitoneal injection (i.p.), immediately before the injection of isotonic saline solution (2mL/200g body weight) followed by one injection of DMSO (0,2 mL/200g body weight, i.p.) in the two following days; (ii) Cisplatin group (CISP): one injection of cisplatin (10 mg/kg body weight, i.p.); (iii) Carvedilol group (CV): one injection of carvedilol (CV) (1mg/kg body weight, i.p.) in three consecutive days and (iv) Carvedilol + Cisplatin group (CV+CISP): one injection of carvedilol (1mg/kg, body weight, i.p.) immediately before the injection of cisplatin (10mg/kg, body weight, i.p.), followed by one injection of carvedilol (1mg/kg, body weight, i.p.) in the two following days. Animals were killed 72h after the beginning of the treatment. CV+CISP group presented a significantly reduced renal injury, marked by the decrease of urea and creatinine plasmatic levels, as compared to the CISP group. The evaluation of the mitochondrial function showed the protective effect of carvedilol against the renal mitochondria toxicity induced by cisplatin, as demonstrated by the improvement in the values of (i) RCR; (ii) the oxygen consumption on state 3 respiration and ADP/O ratio. Besides that, in the CV+CISP group the mitochondrial membrane potential and the mitochondrial calcium uptake were preserved. Additionally, the lower oxidation of NADPH, cardiolipin, glutathione and sulfhydryl proteins, as well as the lower values of MDA in the CV+CISP group, suggests a protective effect of carvedilol against the mitochondrial oxidative stress. CV+CISP group also presented lower values of caspase 3, which suggests lower induction of apoptosis. The groups CISP and CV+CISP presented a similar platinum concentration in the mitochondrial suspension, which indicates that the protective mechanism of carvedilol probably does not involve complex formation with cisplatin and its ensuing inactivation. The present results are promising, since carvedilol is a safe drug, which is currently used in the clinical practice and the evidence of its protective effect will contribute to the development of new strategies to prevent the nephrotoxic damage of cisplatin.

L’acide carnosique (CA) et le carnosol (CARN), deux diterpènes spécifiques des Lamiacées, sont en abondance dans le romarin. Le CA extrait de cette plante est largement utilisé dans l’industrie pour ses propriétés antioxydantes portées par le groupe catéchol. Malgré beaucoup d’applications, les rôles et les modes d'action de ces composés in planta n’ont reçu que peu d’attention. Des analyses par HPLC-UV et imagerie d’autoluminescence révèlent que le CA et le CARN protègent les lipides contre des oxydations in vitro par les ERO. Lors de la préservation des lipides, des analyses de MS indiquent que le CA est oxydé en une variété de dérivés alors que le CARN résiste. L’utilisation d’une sonde de spin et de la spectroscopie RPE montre que le CA est un piégeur chimique des ERO. L’action inhibitrice du CARN sur des oxydations de lipides induites in vitro ou in vivo indique que le CARN interfère avec le processus de peroxydation lipidique. Des études in vivo de deux variétés de romarin contrastées en CA exposées à un stress photooxydant montrent que le CA protège les lipides in planta. Une étude des variations de CA et de CARN en fonctions des facteurs abiotiques met en avant qu’une forte intensité lumineuse et des fluctuations de températures favorisent la réponse antioxydante du CA qui s’oxyde en CARN. Des analyses de RT-qPCR montrent que les facteurs abiotiques ne stimulent pas la voie de biosynthèse du CA. En condition de stress oxydant, le CA du romarin préserve les membranes par piégeage des ERO produisant des dérivés d’oxydation, dont le CARN, qui protègent aussi les membranes en bloquant la réaction en chaîne de la peroxydation lipidique. / Carnosic acid (CA) and carnosol (CARN), two diterpenes specific of the Lamiaceae, are highly abundant in rosemary species. CA extracted from rosemary is used by industries for its antioxidative features, endowed by it catechol group. Despite numerous applications, the role and the mode of action of CA in planta has received little attention. Analyses, using HPLC-UV and luminescence imaging revealed that CA and CARN protect lipids from in vitro oxidation by ROS. Upon ROS oxidation of lipids, MS analyses indicated that CA was oxidized into various derivatives while CARN resisted. Using spin probes and EPR detection, we confirmed that CA, rather than CARN, is a ROS quencher. The inhibitory effect of CARN on lipid peroxidation induced in vitro or in vivo indicated that CARN interferes with lipid peroxidation. In vivo studies of two rosemary varieties contrasted in their CA content exposed to photooxidative stress showed that CA protects lipids in planta. A study of CA and CARN variations in response to abiotic factors showed that high light and temperature fluctuations lead to CA oxidation into CARN. RT-qPCR analyses revealed that abiotic factors do not stimulate CA biosynthesis genes. Under oxidative stress condition, rosemary CA preserves biological membranes by ROS scavenging, hence producing a set of oxidative derivatives, including CARN, which protect biological membranes by blocking the lipid peroxidation chain reaction.

De nombreuses études suggèrent que le déclin des colonies d’abeilles domestiques (Apis mellifera) serait dû à l’action combinée de plusieurs facteurs de stress, et notamment des agents pathogènes et des pesticides. Nous avons précédemment démontré qu’une co-exposition des abeilles au parasite intestinal Nosema ceranae et à l'insecticide fipronil, administré chroniquement en doses sublétales, entraînait une forte augmentation de la mortalité des abeilles. De plus, des études suggèrent que l'infection par N. ceranae pourrait augmenter la capacité antioxydante des cellules intestinales de l'abeille. Nous nous sommes demandé si l'élévation du taux de mortalité dans un contexte d'infection, combiné à une intoxication au fipronil, pourrait être le résultat d'une production d'espèces réactives de l'oxygène (ERO). Nos résultats indiquent une diminution de la quantité des ERO, mais aussi de la quantité de protéines oxydées en présence de N. ceranae. Ceci pourrait être la résultante d’une augmentation des activités enzymatiques antioxydantes. Lorsque les abeilles ont été traitées avec les deux facteurs de stress (N. ceranae et fipronil), nous n’avons cependant pas mesuré d’augmentation des ERO, tandis que l’oxydation des protéines était significativement augmentée. Ainsi, la présence du parasite semble perturber la balance oxydative des cellules intestinales et pourrait augmenter la toxicité du fipronil. Des études complémentaires ont également été menées in vitro sur des cellules humaines HFF, infectées avec une autre espèce microsporidienne, Encephalitozoon cuniculi, et/ou exposées au fipronil. Les résultats ont montré que la présence du parasite limitait l’augmentation des ERO induite par le fipronil. De plus, des résultats préliminaires tendent à montrer une augmentation de l’activité métabolique des mitochondries dans les cellules infectées par le parasite. Enfin, dans le but de mieux comprendre le dialogue N. ceranae/abeille/microbiote intestinal, nous avons analysé par une approche de séquençage d’amplicons d’ADNr et d’ARNr 16S la composition et l’abondance des communautés microbiennes de l’intestin après infection et/ou intoxication chronique avec différents pesticides. N. ceranae semble perturber l’activité de plusieurs groupes bactériens, et la présence de pesticides accroît fortement ces perturbations. Ainsi, l’impact d’une co-exposition N. ceranae/pesticides sur le microbiote intestinal pourrait être l’un des éléments clés du déclin des colonies. / Many studies suggest that the observed decline of Apis mellifera honeybee colonies would be due to the combined action of multiple stressors, including both pathogens and pesticides. We previously demonstrated that the honeybee co-exposure to the gut parasite Nosema ceranae and the fipronil insecticide, administered chronically in sublethal doses, highly increased the bee mortality. Moreover, studies suggest that the infection by N. ceranae may increase the antioxidant capacity of the bee intestinal cells. We wondered whether the increase in mortality rate when infection is combined with fipronil intoxication could be the result of reactive oxygen species (ROS) production. Our results indicate that both the ROS amount and the concentration of oxidized proteins decreased upon infection. This could be the result of an increased antioxidant enzymatic activities. When bees were co-exposed to both stressors (N. ceranae and fipronil), we did not measured any increase in ROS level, but the amount of oxidized proteins was significantly increased. Thus, the presence of the parasite seems to disrupt the oxidative balance of the intestinal cells and could increase the toxicity of fipronil. Complementary studies were also conducted in vitro with human cells (HFF), infected with a different microsporidian species, Encephalitozoon cuniculi, and/or treated with fipronil. The results showed that the presence of the parasite reduced the increase in ROS induced by fipronil. In addition, preliminary results showed an increase in mitochondrial metabolic activity in cells infected with the parasite. Finally, in order to better understand the N. ceranae/honeybee/intestinal microbiota dialogue, we analysed the composition and the abundance of microbial communities in the gut after infection and/or intoxication with different pesticides using a next generation sequencing of both rDNA and rRNA 16S amplicons. N. ceranae seems to upset the activity of different groups of bacteria, and the presence of pesticides greatly increased these disturbances. Thus, the impact of N. ceranae/pesticide co-exposure on the intestinal microbiota may be one of the key elements in the decline of honey bee colonies.

L'eczéma allergique de contact (EAC) est une pathologie inflammatoire cutanée de plus en plus fréquente. Il s’agit d’une sensibilisation vis-à-vis de substances chimiques, appelées haptènes, qui sont en contact répété avec la peau. A l’heure actuelle, le pouvoir sensibilisant d’une molécule est évalué principalement grâce à des modèles animaux. Cependant, dans un contexte européen exigeant le développement de méthodes alternatives, la compréhension et la reproduction in vitro des mécanismes de l’EAC permettent le développement de nouvelles stratégies. Le but de ce travail, réalisé sur des cellules dendritiques (DCs) et la lignée humaine U937, est de mettre en évidence les événements précoces de la signalisation intracellulaire à l’origine de l’activation des DCs induite par des allergènes, et notamment par le composé mercurique thimerosal. Les résultats obtenus démontrent que l’induction d’un stress oxydant par les allergènes est un mécanisme induit précocement. L’utilisation d’antioxydants montre que ce mécanisme participe de manière directe à l’initiation du processus d’activation des DCs (expression du CD86 et sécrétion d’IL-8) et de l’apoptose. Le stress oxydant, caractérisé par une production d’ERO associée à une chute du potentiel membranaire mitochondrial et une déplétion en glutathion intracellulaire, est un acteur majeur de la signalisation induite par les allergènes et notamment dans la réponse induite par le thimerosal et le DNCB. Plus particulièrement, ce travail démontre le rôle des groupements thiols dans l’initiation de la transduction du signal aboutissant à l’activation des DCs. Par ailleurs, une signalisation calcique, dépendante du stress oxydant, a également été mise en évidence en réponse aux allergènes. Ces résultats mettent en valeur l’importance de l’étude de la réactivité des allergènes vis-à-vis des groupements thiols et de la nécessité de tenir compte du potentiel oxydant (rédox) des haptènes ainsi que du métabolisme cellulaire dans la mise en place de modèles prédictifs in vitro. / Allergic Contact Dermatitis (ACD) resulting from skin sensitization is a frequent inflammatory skin disease linked to the use of chemicals, called haptens. At this time, the sensitizing potential of a new chemical is evaluated on animal models. However, new European legislation requires alternative methods for skin sensitization. In this context, a better knowledge of ACD and the capacity to reproduce in vitro its mechanisms lead to the development of new alternative methods. The aim of this study performed with human dendritic cells (DCs) and the human cell line U937 was to determine the early events involved in dendritic cell activation induced by contact sensitizers and especially by the mercury compound thimerosal. Data show that oxidative stress induced by sensitizers is an early signaling event leading to DC activation (expression of CD86 and IL-8 release) and to apoptosis. Using antioxidants, our data show that oxidative stress, characterized by ROS production in correlation with the depletion of the mitochondrial membrane potential and of intracellular glutathione, is a key player in signal transduction induced by sensitizers, especially in the response of DCs towards thimerosal and DNCB. More specifically, these studies demonstrate that thiol groups play a direct role in the initiating events leading to DC activation. In addition, calcium influx was detected in DCs exposed to sensitizers, in correlation with oxidative stress. These data highlight the great interest in the development of a hapten-protein binding assay based on thiol groups and the necessity to better understand the redox status of chemicals as well as cell metabolism for predicting skin sensitization.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Didaticamente, podemos dividir o espectro da radiação ultravioleta (UV) em três faixas: UVA (400 a 320 nm), UVB (320 a 290 nm) e UVC (290 a 100 nm). Apesar do UVC ou UV-curto ser eficientemente filtrado pela camada de ozônio da Terra e sua atmosfera, este é uma das faixas do espectro de UV mais usadas para explorar as consequências de danos causados ao DNA, já que a letalidade induzida por este agente está relacionada aos danos diretos no genoma celular, como as lesões dímero de pirimidina, que são letais se não reparadas. Contudo, demonstrou-se que a radiação UVC pode gerar espécies reativas de oxigênio (ERO), como o oxigênio singleto (1O2). Embora, o radical hidroxil (OH) cause modificações oxidativas nas bases de DNA, alguns trabalhos indicam que o 1O2 também está envolvido nos danos oxidativos no DNA. Esta ERO é produzida por vários sistemas biológicos e reações fotossensibilização, quando cromóforos são expostos à luz visível ou são excitados pela luz UV, permitindo que essa energia possa ser transferida para o oxigênio sendo convertido em 1O2, que é conhecido por modificar resíduos de guanina, gerando 8-oxoG, que caso não seja reparada pode gerar uma transversão GC-TA. O objetivo deste trabalho foi o de elucidar a participação de ERO nos efeitos genotóxicos e mutagênicos gerados pela radiação UVC, assim como as enzimas envolvidas no processo de reparação destas lesões em células de Escherichia coli. Nos ensaios as culturas foram irradiadas com o UVC (254 nm; 15W General Electric G15T8 germicidal lamp, USA). Nossos resultados mostram que o uso de quelantes de ferro não alterou a letalidade induzida pelo UVC. A azida sódica, um captador de 1O2, protegeu as cepas contra os danos genotóxicos gerados pelo UVC e também diminuiu a frequência de mutações induzidas no teste com rifampicina. A reversão específica GC-TA foi induzida mais de 2,5 vezes no ensaio de mutagênese. A cepa deficiente na proteína de reparo Fpg, enzima que corrige a lesão 8-oxoG, apresentou menos quebras no DNA do que a cepa selvagem no ensaio de eletroforese alcalina. A letalidade induzida pelo UVC foi aumentada nos mutantes transformados com o plasmídeo pFPG, ao mesmo tempo que representou uma redução na indução mutagênica. Houve dimuição na eficiência de transformação com plasmídeo pUC 9.1 na cepa fpg quando comparado a cepa selvagem. Assim como, um aumento da sensibilidade ao UVC na associação entre mutantes fpg e uvrA. Estes resultados mostram que o 1O2 participa dos danos induzidos pelo UVC, através da geração da lesão 8-oxoG, uma lesão mutagênica, que é reparada pela proteína Fpg / Didactically, we can divide the ultraviolet radiation (UV) spectrum into three bands: UVA (400 to 320 nm), UVB (320-290 nm) and UVC (290-100 nm). Despite the UVC or far-UV be efficiently filtered by Earths ozone layer and its atmosphere, this is one of bands of UV spectrum used to explore the consequences of DNA damages, since the UVC-induced lethality is related to direct damage in genome cells, such as pyrimidine dimers, which are lethal if not repaired. However, it was shown that UVC radiation can generate reactive oxygen species (ROS) such as singlet oxygen (1O2). Although hydroxyl radical (OH) cause oxidative modifications in DNA bases, some works suggests that 1O2 is also involved in oxidative DNA damage. This ROS is produced by several biological systems and photosensitivity reactions when chromophores are exposed to visible light or excited by UV light, allowing that energy can be transferred to the oxygen being converted to 1O2, which is known to modify guanine residues, generating 8-oxoG, if not repaired can lead to a GC-TA transversion. The objective of this work was to elucidate the ROS involvement in the genotoxic and mutagenic effects generated by UVC radiation, as well as the enzymes involved in the repair process of these lesions in Escherichia coli cells. In the assays, cultures were irradiated with UVC (254 nm, 15 W General Electric germicidal lamp G15T8, USA). Our results show that the use of iron chelators did not affect the UVC-induced lethality. The sodium azide, a 1O2 quencher, protected strains against the genotoxic damage produced by UVC and also decreased the frequency of mutations induced in rifampicin assay. Reversal specific GC-TA was induced more than 2.5 fold in the mutagenesis assay. The deficient strain in the repair protein Fpg, an enzyme that corrects 8-oxoG lesions, had less DNA breakage than the wild strain in electrophoresis alkaline assay. The UVC-induced lethality was increased in mutants transformed with the pFPG plasmid, while representing a decrease in mutagenic induction. There was a reduction in the transformation efficiency with plasmid pUC 9.1 on Fpg-strain compared to wild-type strain. Also there was a lethality increase in the association between fpg and uvrA mutants. These results shows that 1O2 participates in UVC-induced damages through the generation of 8-oxoG lesion, a mutagenic lesion that is repaired by the Fpg protein.

L'eczéma allergique de contact (EAC) est une pathologie inflammatoire cutanée de plus en plus fréquente. Il s'agit d'une sensibilisation vis-à-vis de substances chimiques, appelées haptènes, qui sont en contact répété avec la peau. A l'heure actuelle, le pouvoir sensibilisant d'une molécule est évalué principalement grâce à des modèles animaux. Cependant, dans un contexte européen exigeant le développement de méthodes alternatives, la compréhension et la reproduction in vitro des mécanismes de l'EAC permettent le développement de nouvelles stratégies. Le but de ce travail, réalisé sur des cellules dendritiques (DCs) et la lignée humaine U937, est de mettre en évidence les événements précoces de la signalisation intracellulaire à l'origine de l'activation des DCs induite par des allergènes, et notamment par le composé mercurique thimerosal. Les résultats obtenus démontrent que l'induction d'un stress oxydant par les allergènes est un mécanisme induit précocement. L'utilisation d'antioxydants montre que ce mécanisme participe de manière directe à l'initiation du processus d'activation des DCs (expression du CD86 et sécrétion d'IL-8) et de l'apoptose. Le stress oxydant, caractérisé par une production d'ERO associée à une chute du potentiel membranaire mitochondrial et une déplétion en glutathion intracellulaire, est un acteur majeur de la signalisation induite par les allergènes et notamment dans la réponse induite par le thimerosal et le DNCB. Plus particulièrement, ce travail démontre le rôle des groupements thiols dans l'initiation de la transduction du signal aboutissant à l'activation des DCs. Par ailleurs, une signalisation calcique, dépendante du stress oxydant, a également été mise en évidence en réponse aux allergènes. Ces résultats mettent en valeur l'importance de l'étude de la réactivité des allergènes vis-à-vis des groupements thiols et de la nécessité de tenir compte du potentiel oxydant (rédox) des haptènes ainsi que du métabolisme cellulaire dans la mise en place de modèles prédictifs in vitro.