Evidências apontam para o envolvimento da peroxidação lipídica em diversas patologias. Os hidroperóxidos de lipídios (LOOH) são os produtos primários da peroxidação lipídica e sua decomposição resulta em produtos de maior reatividade e toxicidade, como os radicais peroxila. Esses radicais desempenham papel importante na propagação da peroxidação lipídica e também podem gerar oxigênio molecular singlete (1O2) por meio da combinação de dois radicais peroxila. Neste trabalho investigamos a possibilidade dos LOOH, em particular dos hidroperóxidos de ácido linoléico (LAOOH), de servirem como fonte 1O2 na presença de oxidantes de relevância biológica como metais, peroxinitrito ou ácido hipocloroso. A formação de 1O2 foi claramente demonstrada na reação de LAOOH com esses oxidantes pelas detecções (i) da emissão bimolecular na região espectral do vermelho (λ>570 nm), (ii) da emissão monomolecular no infravermelho-próximo (λ=1270 nm), (iii) do espectro de emissão no infravermelho, e (iv) da intensificação e supressão da luminescência na presença de D2O e azida, respectivamente. Além disso, os mecanismos de reação foram estudados utilizando LAOOH marcados com oxigênio-18 (LA18O18OH) e captadores químicos específicos para 1O2 aliada à tecnica de detecção por HPLC acoplada à espectrometria de massa. Os resultados mostraram a formação de 1O2 marcado [18(1O2) ] na reação de LA18O18OH com os três oxidantes, revelando que os átomos de oxigênio do 1O2 são derivados do hidroperóxido. Em conjunto, as evidências obtidas levam à conclusão de que os LOOH podem servir como fontes potenciais de 1O2 em sistemas biológicos em situações onde haja a coexistência de LOOH e metais, peroxinitrito ou ácido hipocloroso. / Evidences point to the involvement of lipid peroxidation in several diseases. Lipid hydroperoxides (LOOH) are the primary products of lipid peroxidation and their decomposition generates more reactive and toxic compounds, such as peroxyl radicals. These radicals play an important role in the propagation of lipid peroxidation and may also generate singlet molecular oxygen (1O2) by the combination of two peroxyl radicals. In this study we have investigated the possibility of LOOH, in particular linoleic acid hydroperoxide (LAOOH), to be a source of 1O2 in the presence of biologically relevant oxidants such as, metal ions, peroxynitrite or hypochlorous acid. The formation of 1O2 was clearly demonstrated in the reaction of LAOOH with all the three tested oxidants by detecting: (i) the dimol light emission in the red spectral region (λ>570 nm), (ii) the monomol light emission in the near-infrared region (λ=1270 nm), (iii) the infrared light emission spectrum, and (iv) the enhancing effect of deuterium oxide and the quenching effect of azide on light emission. Furthermore, the mechanism was studied using LAOOH labeled with 18-oxygen isotope (LA18O18OH) and specific 1O2 chemical traps in combination with HPLC coupled to mass spectrometry detection. The results have showed the formation of 18-oxygen labeled 1O2 [18(1O2) ] in the reaction of LA18O18OH with the three oxidants, indicating that oxygen atoms in 1O2 are derived from the hydroperoxide. Altogether, the obtained evidences lead to the conclusion that LOOH may serve as a potential source of 1O2 in biological systems, in situations where LOOH can interact with metals, peroxynitrite or hypochlorous acid.

A produção intracelular e ativação do oxigênio molecular em suas espécies reativas é uma constante ameaça aos organismos fotossintéticos, uma vez que os cloroplastos, juntamente com as mitocôndrias, são compartimentos celulares altamente susceptíveis ao estresse oxidativo. Em condições normais, a geração das EROs nestas organelas é lenta e controlada, embora possa ser exacerbada pela exposição a agentes poluentes, tais como metais e poluentes orgânicos. A contaminação por metais é uma importante fonte de estresse oxidativo em sistemas biológicos, a resistência dos organismos fotossintéticos ao estresse metálico deve-se a adaptações bioquímicas que previnam o desequilíbrio oxidativo. Nesta dissertação investigamos os efeitos dos íons Cd2+ na microalga Minutocelluspolymorphus. A microalga mostrou-se sensível ao Cd2+ devido a um aumento significativo na mortalidade celular quando sob exposição. Através de várias exposições, o valor da IC50 do Cd2+ para a microalga foi de 0,14 mmol.L-1. As respostas dos principais sistemas antioxidantes enzimáticos e não enzimáticos também foram avaliadas. Após 48 horas de exposição a Cd2+, as células apresentaram aumentos de atividade das enzimas SOD, CAT e GST em 3,5, 6,2 e 2 vezes respectivamente. Esta exposição também provocou a redução da atividade da enzima GR em 28 %. Neste sentido, os níveis de GSH também foram alterados, apresentando uma redução de 60 % quando sob exposição ao metal. Contudo, não houve alteração na atividade da enzima GPx. A partir das informações obtidas neste trabalho, conclui-se que Cd2+ é tóxico à M. polymorphus, sendo forte indutor do estresse oxidativo às suas estruturas celulares da microalga, causando alteração em seu perfil antioxidante, podendo ser utilizadas como biomarcadores para exposição de Cd2+ em condições controladas. O presente trabalho contribui, portanto, para uma maior elucidação dos componentes bioquímicos e moleculares de processos adaptativos em microalgas marinhas. / The intracellular production and activation of molecular oxygen to reactive species is a constantly threat to photosynthetic organisms once chloroplasts and mitochondria are cellular compartments highly liable to oxidative stress. In normal conditions the generation of ROS on this organelles is slow and controlled although can be exacerbated by the exposure to pollutants agents as metals and organic pollutants. Contamination by metals is an important source of oxidative stress in biological systems, the resistance of the photosynthetic organisms to this stress due to biochemical adaptations that prevent oxidative imbalance. In this work, we investigated the effects of Cd2+ ions on microalgae Minutocellus polymorphus. The microalge showed sensible to Cd2+ effects due to significant increase on cellular death when exposed. Through several exposures, the value of IC50 was determined as 0.14 mmol.L-1. The responses of major antioxidant systems both enzymatic and non-enzymatic were also evaluated. After 48 hours of exposition to Cd2+, the cells showed increases of antioxidant enzymes SOD, CAT and GST in 3.5, 6.2 and 2 times respectively. This exposure also significantly decreased enzyme GR activity by 28 %. In this way, GSH levels were also changed, with a reduction of 60% when under exposure to metal. However, there was no change in the activity of GPx enzyme. From the information obtained in this work, we conclude that Cd2+ is toxic to M. polymorphus, being strong inducer of oxidative stress to their cellular structures, causing the consequent change in antioxidant profile that can be used as biomarkers that can be used as biomarkers of Cd2+ exposure on controlled conditions. This study therefore contributes to a further elucidation of the biochemical and molecular components of adaptive processes in marine microalgae.

Na literatura existe um consenso que os herbicidas glifosato (Gli) e 2,4-D interagem antagonicamente quando aplicados em combinação. No entanto, as bases bioquímicas e fisiológicas destes antagonismos são desconhecidas. Utilizou-se espectrometria de Ressonância Magnética Nuclear (RMN) para a caracterização de moléculas de Gli e 2,4-D em várias formulações analíticas, preparadas de maneira que os herbicidas fossem obtidos sem os ingredientes inertes das formulações comerciais. Não foram encontradas alterações significativas na conformação atômica do herbicida nos espectros de RMN entre as formulações analíticas de Gli isopropilamina, dimetilamina, potássio ou amônio; 2,4-D Dimetilamina ou colina, quando analisadas separadamente ou em mistura. Avaliando também formulações comerciais dos herbicidas, não foram encontradas diferenças significativas entre os espectros de RMN para a mistura entre Gli e 2,4-D. A formulação comercial de Gli amoníaco apresentou alterações na conformação molecular do Gli, principalmente na região P da molécula que mostrou maior deslocamento químico, mas isso foi atribuído aos maiores teores de Na encontrados nessa formulação. Aplicando-se as diferentes formulações comerciais na espécie modelo de tomate Micro-Tom (MT), foram estudados os padrões de absorção dos herbicidas. A absorção de Gli radiomarcado pelas plantas de MT foi reduzida somente para a formulação Gli sal de amônio, independentemente da presença de 2,4-D. Neste trabalho, não se observou efeito antagônico na absorção entre Gli e 2,4-D. Por meio de um ensaio fatorial para determinar o efeito antagônico dos herbicidas em plantas de MT, observou-se que a dose de maior antagonismo para 2,4-D foi: 35 g i.a. ha-1 - 0,65 mM e para Gli, 70 g g i.a. ha-1 - 1,7 mM. A translocação do Gli radiomarcado foi significativamente reduzida em MT, quando aplicado com 2,4-D. Experimentos utilizando o marcador molecular GUS no gene DR5 do MT, mostraram que o Gli reduz a resposta de expressão gênica pelas vias de sinalização do 2,4-D. Os ensaios de quantificação de espécies reativas de oxigênio (EROs) induzidas pela atuação do 2,4-D, apresentaram menor produção na presença do Gli. O acúmulo de ácido chiquímico causado pelo Gli no MT foi maior quando aplicado sem mistura com 2,4-D. A interferência do 2,4-D na atuação do Gli foi confirmada nos mutantes insensíveis à auxina diageotropica (dgt) e Never ripe (Nr), em que a produção de EROs foi menor e a translocação do Gli foi mantida independente da aplicação com o 2,4-D. O acúmulo de ácido chiquímico na aplicação de Gli e a mistura dos herbicidas, foram semelhantes. O mutante yellow-green2 (yg2), menos sensível ao Gli, apresentou menor translocação do herbicida. O acúmulo de ácido chiquímico para este mutante foi menor quando aplicado com Gli, mas na mistura de Gli + 2,4-D, a quantidade do ácido aumentou. A insensibilidade ao Gli proporcionou o reestabelecimento da produção de EROs pelo 2,4-D na aplicação da mistura dos herbicidas. Neste trabalho, em contraposição ao conhecimento atual, não se observou qualquer efeito antagônico entre Gli e 2,4-D a nível químico, mas o antagonismo ocorreu por fatores da inter-relação dos mecanismos que cada herbicida induz nos níveis fisiológicos, bioquímicos e genéticos na biologia do organismo vegetal. / A consensus exists in literature that the herbicides glyphosate and 2,4-D interact antagonistically when applied in combination. However, the biochemical and physiological basis of this antagonism are unknown. It was used Nuclear Magnetic Resonance (NMR) spectrometry to characterize the molecules of glyphosate and 2,4-D prepared with high purity analytical compounds without the commercial formulations inert ingredients. No changes in atomic herbicide conformation ware found in NMR spectra of glyphosate formulations isopropylamine, dimethylamine, potassium or ammonium and 2,4-D dimethylamine or choline, when evaluated separately or in mixture. Analysing also the commercial herbicides formulations, no differences in NMR spectra for the mixture between glyphosate and 2,4-D ware found in chemical shift. The ammonium salt glyphosate formulations, presented changes in molecular conformation in P region of glyphosate showing higher chemical shift, which was attributed to higher levels of Na found in its composition. It was applied different commercial formulations in tomato cultivar Micro-Tom (MT) to study the pattern of herbicide absorption. The absorption of radiolabeled glyphosate by MT was reduced in the ammonium salt formulation, regardless of the 2,4-D\'s presence. In this work, no antagonistic effect in plant absorption was observed between glyphosate and 2,4-D. Factor assay was conducted using different concentrations of 2,4-D and glyphosate to determine the antagonistic effect on tomato plants. It was observed that the dose of greater antagonism to 2,4-D form 35 g a.i. ha-1 - 0.65 mM and for glyphosate, 70 g a.i. ha-1 - 1.7 mM. Assays using molecular reporter GUS in MT`s DR5 gene, showed that the glyphosate reduces gene expression responses through signalling pathways of the 2,4-D. The absorption of radiolabeled glyphosate was significantly reduced in MT, when it was applied with 2,4-D. In trials that it was quantified production of reactive oxygen species (ROS) on MT induced by 2,4-D performance, lower production were found when 2,4-D ware applied with glyphosate. The shikimic acid accumulation affected by glyphosate action in MT was higher when applied without 2,4-D mixture. The interference of 2,4-D in glyphosate`s actions was confirmed in auxin insensitive mutants diageotropica (dgt) and Never ripe (Nr), which ROS production was lower. In those mutants, glyphosate translocation was maintained regardless 2,4-D application and shikimic acid accumulation between glyphosate treatment and herbicide mixture were similar. The yellow-green2 (yg2) mutant was less sensitive to glyphosate, presenting low translocation to the herbicide. The shikimic acid accumulation for yg2 mutant was lower when applied with glyphosate, but when it was treated with glyphosate + 2,4-D, the amount of acid was increased. The insensitivity of glyphosate provided reestablishment of ROS production by 2,4-D, when the mixture of herbicides were applied. In this paper it was show that, in contrast to current knowledge, there was no antagonistic effect between glyphosate and 2,4-D in chemical level, but the antagonism occurred by factors of the interrelationship of the mechanisms that each herbicide induces in the physiological, biochemical and genetic levels in the biology of the plant organism.

A restrição calórica (RC) é uma intervenção dietética capaz de estender a longevidade de vários organismos. O modelo para RC em Saccharomyces cerevisiae consiste da diminuição da concentração de glicose no meio de cultura e mostra um aumentado tanto do tempo de vida cronológico quanto replicativo. Nosso objetivo foi investigar experimentalmente a ação da RC, focando principalmente nas causas e consequências das modificações de geração de EROs mitocondriais e como estas estão associadas ao processo de envelhecimento. Em um primeiro período de estudos, verificamos quais as fontes mitocondriais de EROs, e comprovamos que uma quantidade significativa se origina de proteínas da matriz mitocondrial, e não da cadeia de transporte de elétrons. Nós estudamos a participação de glicose e de outras fontes de carbono sobre o tempo de vida cronológico em leveduras e mostramos que o aumento da longevidade promovida pela RC está associado à uma mudança de metabolismo fermentativo para respiratório, com participação da via de sinalização de glicose. No estágio realizado no laboratório do Professor Francis Sluse na Université de Liegè, Bélgica, estudamos a ação da RC em leveduras focando nas consequências das modificações no proteoma mitocondrial. Em nosso estudo proteômico, encontramos grandes modificações em proteínas envolvidas com o metabolismo de aminoácidos. Monitoramos a atividade de enzimas relacionadas ao metabolismo de aminoácidos e o tempo de vida cronológico de S. cerevisiae e as mutantes nulas bat2Δ, gdh1Δ, gdh2Δ e gdh3Δ, que codificam a aminotransferase de aminoácidos de cadeia ramificada citosólica, NADP glutamato desidrogenase citosólica, a NAD glutamato desidrogenase mitocondrial, e a NADP glutamato desidrogenase mitocondrial, respectivamente. A atividade da NAD glutamato desidrogenase é aumentada em RC, mas a de NADP glutamato desidrogenase decresce em células controle. Aumentos do tempo de vida cronológico foram observados nas mutantes bat2Δ e gdh1Δ devido a RC, mas nenhuma diferença significativa foi encontrada nas mutantes nulas para Gdh2p e Gdh3p em fase estacionária, indicando que essas proteínas são essenciais para os efeitos benéficos da RC. Nessas células WT crescidas em condições normais e as mutantes nulas apresentam iguais longevidades. Juntos, nossos resultados indicam que o aumento da longevidade em S. cerevisiae promovida pela RC depende da interação entre o sinal de glicose e o metabolismo de aminoácidos. / Calorie restriction (CR) is a dietary intervention capable of extending lifespans in a wide range of organisms. A yeast model of CR has been developed in which limiting the concentration of glucose in growth media of Saccharomyces cerevisiae leads to enhanced chronological and replicative life spans. Our aim was to experimentally investigate the effects of CR, focusing mainly on the causes and consequences of changes in mitochondrial reactive oxygen species (ROS) generation and how these are associated with the aging process. Initially, we looked for sources of mitochondrial ROS, and found that a significant amount of ROS comes from mitochondrial matrix enzymes and not from the electron transport chain. We studied the participation of glucose and other carbon sources in chronological lifespan and show that increased longevity promoted by CR is associated with a metabolism change from fermentation to respiration, with participation of glucose repression pathway. During studies performed in the laboratory of Professor Francis Sluse at the Université de Liège, Belgium, we studied the effect of CR in yeast with focus on the consequences of changes in the mitochondrial proteome. We found large proteomic changes in proteins involved in amino acid metabolism. We monitored the activity of enzymes related to amino acid metabolism and chronological life span of S. cerevisiae null mutants bat2Δ, gdh1Δ, gdh2Δ, and gdh3Δ, which encode for the cytosolic branched-chain amino acid aminotransferase, cytosolic NADP glutamate dehydrogenase, mitochondrial NAD glutamate dehydrogenase and mitochondrial NADP glutamate dehydrogenase, respectively. The activity of NAD glutamate dehydrogenase is increased in CR, but NADP glutamate dehydrogenase decreases in control cells. Increases in chronological life span due to RC were observed in bat2Δ and gdh1Δ mutants, but no significant difference was found in Gdh2p and Gdh3p null mutants in the stationary phase, indicating that these proteins are essential for the beneficial effects of CR. In rich medium, WT cells and null mutants have similar life spans. Together, our results indicate that longevity enhancement by CR in S. cerevisiae depends on the interaction between glucose signals and amino acid metabolism

Vários estudos indicam uma maior susceptibilidade ao estresse térmico de touros europeus quando criados em regiões tropicais, levando a efeitos deletérios à reprodução (e.g., diminuição da qualidade espermática, degeneração testicular). Tal fato pode causar expressivo prejuízo econômico visto que, nestas regiões, a estação de monta é realizada no verão. Um dos principais mecanismos propostos para explicar este efeito seria um aumento do estresse oxidativo. Assim, uma alternativa promissora seria o tratamento com antioxidantes e ácidos graxos poli-insaturados. O presente estudo tem como objetivo: Avaliar os possíveis efeitos benéficos da suplementação oral com ácidos graxos poli-insaturados (com vs. sem) e a ação protetora do tratamento sistêmico com vitamina E (com vs. sem) contra os danos oxidativos causados pelo estresse térmico testicular em touros taurinos insulados através das avaliações ultrassonográfica, morfométrica testicular (i.e, volume, temperatura, consistência, circunferência) e histológica dos testículos. Para isso, foram utilizados 16 touros Bos taurus taurus jovens (em torno de 2 anos de idade) divididos em 4 grupos (fatorial 2x2) com perfil espermático normal. Todos os animais foram submetidos à insulação testicular por um período de 96 horas. Foi realizada a ultrassonografia testicular a cada 13 dias por todo o período e mais dois meses após o período da insulação. Como controles foram avaliados os testículos dos touros antes da insulação. Concomitante à insulação, os animais foram divididos aleatoriamente em 4 lotes que foram submetidos a um arranjo fatorial 2x2, sendo um dos fatores a dieta rica em PUFA (Ácidos graxos poli-insaturados Megalac E®) todo o dia durante dois meses pós insulação. Já o tratamento sistêmico com Vitamina E (Monovin E®) foi realizado através da injeção subcutânea de 5 ml de α-tocoferol a cada 13 dias pós insulação com duração de dois meses pós insulação. Aos animais que não receberam a vitamina E, foi administrado o mesmo volume em placebo (óleo inerte). No final deste período, os animais foram castrados e os testículos utilizados para a histologia. Os resultados foram analisados através do SAS system for Windows e indicaram que tanto a suplementação oral de ácidos graxo poli-insaturados como o tratamento sistêmico com vitamina E, não alteraram as características ultrassonográficas, morfométricas e histológicas testiculares de touros de origem europeia submetidos a insulação testicular. / Several studies indicate an increased susceptibility to the heat stress in European bulls raised under tropical conditions, which leads to deleterious effects on reproduction (e.g., testicular degeneration, impaired sperm quality). This may cause significant economic losses since, in these regions, breeding season usually occurs during summer. The main mechanism proposed to explain such event is the oxidative stress. Therefore, an alternative to overcome this effect would be the treatment with antioxidant combined with a supplementation with poly-unsaturated fatty acids (PUFA). The present study aimed to evaluate the possible beneficial effect of the oral PUFA supplementation combined with a protective antioxidant treatment to overcome the deleterious effects of the heat stress on testicular echogenicity, morphometry (i.e., volume, circumference, consistency) and histology. Towards this aim, 16 young but sexually mature Bos taurus taurus (around 2 years old). All animals were submitted to testicular warming for 96 hours. Simultaneously to the insulation, animals were randomly allocated into 4 groups in a 2x2 fatorial design. One of the factors was a PUFA supplementation (supplemented vs. nonsupplemented; Megalac E®) everyday for two months. The other factor was a systemic treatment with a subcutaneous administration of 5 mL of α-tocopherol (treated vs. non treated) every 13 days for two months. Animal that did not receive the treatment were injected with 5 mL of inert oil. Testicular ultrasound evaluation was performed each 13 days from the beginning until two months after testicular warming. At the end of the period experimental period, animals were castrated and the testicles were submitted to histological evaluation. Data were statistically analyzed using the SAS system for Windows. Results indicated that oral PUFA supplementation combined with the systemic -tocopherol treatment had no influence on testicular echogenicity, morphometry and hystology in European bulls submitted to testicular warming.

A Terapia Fotodinâmica (TFD) é uma modalidade terapêutica promissora que tem mostrado resultados clínicos efetivos, a lém de custo benefício favorável ao sistema de saúde. Embora a TFD esteja associada à indução de morte celular por necrose e, ou apoptose, pesquisas recentes comprovam a ativação da autofagia. Visando entender a relação entre a quantidade de espécies reativas de oxigênio (EROs), produzidas após fotoativação dos fotossensibilizadores (FSs), com a indução de morte autofágica, foram utilizados os FSs fenotiazínicos estruturalmente semelhantes, azul de metileno (MB) e 1,9-dimetil azul de metileno (DMMB); as linhagens celulares HeLa e HaCat, como modelos biológicos e LEDs emitindo em 633 nm, como fonte luminosa. Os ensaios de viabilidade em função da dose de luz e da concentração dos FSs verificaram que o aumento de morte celular está diretamente relacionado ao aumento da concentração e ao aumento da dose de luz, para ambos FSs. Verificou-se que nas condições de IC50 a concentração do DMMB (10 nmol/L) é menor que a do MB (2,0 µmol/L) em duas ordens de grandeza, e essa diferença também se reflete no grau de desbalanço oxidativo gerado após fotossensibilização. Foi verificado que para o MB, a elevada geração de EROs está fortemente correlacionada com a perda de viabilidade, enquanto que para o DMMB essa correlação é fraca, uma vez que há perda de sobrevida sem grandes gerações de EROs. No entanto, a diminuição de sobrevida causada pelo DMMB se correlaciona forte e significativamente ao aumento da autofagia, indicando ocorrência de morte celular autofágica tanto em células HaCaT quanto em células HeLa. As análises de dano em organelas indicaram que ambos FSs, após serem fotoativados, causam danos em lisossomas e em mitocôndrias de células HaCaT. E confirmou-se, por ensaio de localização subcelular, que ambos FSs estão nessas organelas. Uma vez que a localização subcelular do FS influencia no mecanismo de morte celular foto desenvolvido, verificou-se que o MB nas mesmas concentrações nanomolares do DMMB não induz autofagia, pois o mesmo encontra-se fotoquimicamente inativo nas mitocôndrias, devido à redução pelas coenzimas presentes nesta organela. O DMMB possui um potencial de redução menor que o MB, o que impede a redução deste FS nas mitocôndrias, e, mesmo em baixas concentrações, o DMMB é capaz de comprometer a integridade de mitocôndrias e lisossomas, e induz ir autofagia como um mecanismo de morte celular. As condições em que o MB não se encontra totalmente reduzido no ambiente celular são em concentrações mais elevadas, nas quais a geração do nível de estresse oxidativo é maior e não se observa resposta autofágica após fotossensibilização. Esses resultados mostram que a eficiência de morte celular causada por TFD não está necessariamente relacionada ao nível de estresse oxidativo gerado, uma vez que o DMMB induziu estresse oxidativo em menor extensão do que MB e, no entanto, induziu morte celular em maior extensão. Confirmou-se o conceito de que, fotossensibilizadores mais eficazes para a TFD devem resultar da melhoria na especificidade das reações de fotossensibilização nos alvos celulares e não apenas em melhoria na eficiência de geração de ERO. / Photodynamic Therapy (PDT) is a promising therapeutic modality that has shown effective clinical outcomes and benefits in terms of costs to the national health system. Although PDT is associated with induction of cell death by necrosis or apoptosis, recent data suggest the activation of autophagy. In order to understand the relationship between reactive oxygen species (ROS), generated after light activation of photosensitizers (PSs), and the autophagic cell death induction, we have used two phenothiazines with similar structure - methylene blue (MB) and 1,9-dimethyl methylene blue (DMMB); HaCaT and HeLa cells were used as biological models and LEDs emitting at 633 nm were used as light source. Cell viability assays as function of light dose and PS concentration showed that the increase in cell death was directly proportional to the PS concentration and light dose, to the both PSs. At IC50 was verified that DMMB concentration (10 nmol/L) is lower than MB concentration (2,0 µmol/L) in two order of magnitude, and this difference is reflected in degree of oxidative stress promoted by photosensitizers . Only for MB the amount of detected ROS is highly correlated with loss of cell viability, while for DMMB this correlation is weak, because there is loss of viability without large generation of ROS. Nevertheless, the viability decreased for DMMB is highly correlated with the increase of autophagy, indicating occurrence of autophagic cell death in both HaCaT cells and in HeLa cells. The analyses of damaged cell organelles indicated that both PSs, after be photoactivated, induce lysosomal and mithochondrial damage in HaCaT cells. And the subcellular localization assay confirmed that DMMB and MB are localized in these organelles. Because the subcellular localization of PSs influences cell death mechanisms, this research identified that MB, in the same nanomolar concentration of DMMB, does not induce autophagy, because it is photochemically inactive in mitochondria due the reducing coenzymes present in this organelle. DMMB has a lower reduction potential than MB, which hinders PS reduction in mitochondria, and possibly generate a mild oxidative stress that compromise the integrity of mitochondria and lysosomes, and justify autophagy induction as a cell death mechanism. The conditions that MB is not fully reduced in the cellular environment are at higher concentrations, in which was detected high level of oxidative stress and autophagic cell death was not observed after photosensitization. These results show that the efficiency of cell death induced by PDT is not necessarily related with oxidative stress level, since the oxidative stress induced by DMMB was lesser than by MB, however, the cell death was greater. This research confirms the concept that more effective photosensitizers for PDT means greater specificity of photosensitization reactions, and not only improvement of the efficiency of ROS generation.

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In order to develop new alternatives and /or therapeutic approaches that are effective in viral clearance, we evaluated two photosensitizers, zinc phthalocyanine and aluminum phthalocyanine, the photoinactivation bovine herpesvirus 1. As a control we used irradiated virus without the presence of photosensitizer (light control) viruses incubated with photosensitizers without radiating (photosensitizer control) and viruses without any treatment. The light control showed that the use of light without the presence of photosensitizer does not have phototoxic effect on the virus; control showed that the photosensitizer zinc and aluminum phthalocyanines have no cytotoxicity in the absence of light. Both controls were compared to the virus that received no treatment. To better evaluate the irradiation time and the optimal concentration of the two photosensitizers, viral suspension aliquots containing 105.75 TCID50/mL were used, incubated with photosensitizers at concentrations of 5 and 10 μM and irradiated at 0, 15, 30, 45, 60, 75, and 90 minutes. After irradiation, the sample was added in permissive cell cultures virus, which was analyzed for the presence of cytopathic effect and the results were expressed as viral titers. The zinc phthalocyanine showed better efficiency in photoinactivation bovine herpesvirus 1, wherein the concentration of 10 μM with 30 minutes of irradiation was the most effective. The phthalocyanine aluminum inactivated virus completely after 60 minutes of irradiation, but there was no significant difference between concentrations. These results indicate that both phthalocyanines have a good applicability in photodynamic viral inactivation, but the zinc phthalocyanine has a better efficiency. / A inativação fotodinâmica é uma técnica baseada na combinação sinérgica de um fotossensibilizador, oxigênio e luz, que resulta na geração de espécies reativas do oxigênio, que são citotóxicas e causam a morte celular por apoptose ou necrose. O herpesvírus bovino 1 é responsável por enfermidades no sistema respiratório e reprodutivo, estima-se que ocorra uma perda econômica de um bilhões de dólares por ano, devido à ação do vírus no rebanho. Visando novas alternativas e/ou abordagens terapêuticas que sejam eficazes na eliminação viral, avaliamos dois fotossensibilizadores, ftalocianina zinco e ftalocianina alumínio, na fotoinativação do herpesvírus bovino 1. Como controle foram utilizados vírus irradiado sem a presença do fotossensibilizador (controle da luz), vírus incubado com os fotossensibilizadores sem irradiar (controle do fotossensibilizador) e vírus sem nenhum tratamento. O controle da luz mostrou que o emprego da luz sem a presença do fotossensibilizador não possui efeito fototóxico sobre o vírus, o controle do fotossensibilizador mostrou que as ftalocianinas zinco e alumínio não possuem citotoxidade na ausência da luz. Ambos os controles foram comparados ao vírus que não recebeu nenhum tratamento. Para avaliar o melhor tempo de irradiação e a melhor concentração dos dois fotossensibilizadores, foram utilizadas alíquotas de suspensão viral contendo 105,75 TCID50/mL, incubadas com os fotossensibilizadores nas concentrações de 5 e 10 μM e irradiadas nos tempos 0, 15, 30, 45, 60, 75 e 90 minutos. Após a irradiação a amostra foi adicionada em culturas de células permissíveis ao vírus, onde foi analisada a presença de efeito citopático e os resultados foram expressos em títulos virais. A ftalocianina zinco apresentou melhor eficiência na fotoinativação do herpesvírus bovino 1, sendo a concentração de 10 μM com 30 minutos de irradiação a mais eficaz. A ftalocianina alumínio inativou o vírus totalmente após 60 minutos de irradiação, mas não apresentou diferença significativa entre as concentrações. Estes resultados indicam que ambas ftalocianinas possuem uma boa aplicabilidade na inativação fotodinâmica viral, porém a ftalocianina zinco possui uma melhor eficiência.

Neste trabalho sintetizaram-se novos complexos imínicos e diimínicos de Cu(II) derivados da isatina, um indol endógeno, que foram então extensivamente caracterizados por análise elementar, medidas de condutividade molar, técnicas espectroscópicas: IV, UV/Vis e EPR, e por espectrometria de massa, ESI-MS. Estes compostos apresentaram equilíbrio ceto-enólico em solução, variando a geometria ao redor do íon Cu(II), ao se alterar o pH do meio, indo de tetraédrico em meio ácido à tetragonal em meio básico. Para a elucidação do papel do cobre no mecanismo de oxidação de carboidratos pelo oxigênio molecular, realizaram-se estudos cinéticos tendo como catalisadores estes complexos de cobre. Determinou-se a uma lei cinética global mais abrangente para estas reações, incluindo uma etapa dependente do cobre (a concentrações bem baixas), seguida de outra independente do metal. As etapas no mecanismo proposto, sob condições de pseudo-primeira ordem, combinam transferência eletrônica intramolecular, com provável redução do íon de cobre pelo substrato, levando a espécies muito reativas (OH•-, O2•-, H2O2, CO2•-), responsáveis pelo processo de iniciação e propagação, e a formação de produtos carbonílicos de cadeia curta (glicolato, glicerato e formiato). Para o estudo da interação metal-carboidrato, importante para se entender melhor o papel do cobre frente a este ligante biológico, complexos de Cu(II) com monossacarídeos foram sintetizados e caracterizados por análise elementar e termogravimétrica, medidas de condutividade molar, espectroscopias UV/Vis, IV e EPR, além da espectroscopia Raman, através da qual investigou-se o modo de ligação do carboidrato ao metal em cada um destes complexos. Foram ainda preparados e caracterizados por análise elementar, medidas de condutividade molar, espectroscopias UV/Vis, IV, EPR, ESI-MS e CD dois novos complexos imínicos quirais de Cu(II), com ligantes do tipo aminocarboidrato, e que também foram utilizados para estudos biológicos. Estudos de atividade biológica foram feitos in vitro, usando as linhagens celulares tumorais promonocítica sanguínea U937 e neuroblastoma SH-SY5Y, com os complexos imínicos de cobre, principalmente aqueles derivados da isatina. As células tratadas com os complexos mais ativos sofreram apoptose, verificada por ensaios citofluorimétricos, em que os complexos agiram em diferentes fases do ciclo celular de cada linhagem (fase G1, S ou G2/M). Através da técnica citofluorimétrica foi observada também a geração de radicais livres na célula e, através de ensaios imunológicos, determinou-se a quantidade de proteínas citoplasmáticas carboniladas e glicosiladas, geradas após os tratamentos com os compostos, em diferentes tempos de incubação. De uma maneira geral, estes estudos indicaram modulação da atividade biológica, com um comportamento antiproliferativo muito diferente, indo de baixa eficácia até alta eficiência. Dentre os compostos mais ativos, pode ser observada uma especificidade diferente, tanto com relação ao tipo de célula quanto ao seu modo de ação, evidenciando sua potencial aplicação como agentes antitumorais. / In this work, novel imine and diimine copper(II) complexes with ligands derived from isatin, an endogenous indol, were synthesized, and extensively characterized by elemental analysis, conductivity measurements, spectroscopic techniques (IR, UV/Vis, and EPR), and electrospray mass spectrometry (ESI-MS/MS). These compounds showed a keto-enolic equilibrium in solution, with variations in the geometry around the copper ion with increasing pH, varying from a more tetrahedral configuration in acidic medium to a tetragonal one in basic solution. In order to elucidate the role of copper in the carbohydrate oxidation by molecular oxygen, kinetic studies were performed using these complexes as catalysts. A more comprehensive global rate law was determined for this process, including a copper-dependent pathway (at very low concentrations), in addition to an independent one, both influenced by alkaline medium. The proposed mechanism, under pseudo-first order conditions, combine intramolecular electronic transfer with reduction of the copper ion by the substrate, leading to the formation of intermediary reactive species (OH•-, O2•-, H2O2, CO2•-), responsible for initiation and propagation steps, and of short chain carbonylic products (glycolate, glycerate and formiate ions). To better understanding metal-carbohydrate interactions, copper(II) complexes with simple monosacharides were isolated, and characterized by elemental and thermogravimetric analyses, and spectroscopic techniques (IR, UV/Vis, and EPR), besides Raman spectroscopy, used to investigate the binding mode of the carbohydrate moiety to the copper ion, in each one of these complexes. Additionally, two novel chiral imine copper(II) complexes, derived from aminocarbohydrate ligands, were prepared and characterized by elemental analysis, conductivity measurements, and spectroscopic techniques (IR, UV/Vis, EPR, ESI-MS and CD), and one of them was also used in biological studies. Biological activity studies were carried out with the imine and diimine copper(II) complexes derived from isatin, verifying antiproliferative effect toward some tumor cell lines (promonocite U937 and neuroblastoma SH-SY5Y). Cells treated with the most active complexes were committed by the apoptotic program, as verified by citofluorimetric assays, with the complexes interfering the cell cycle in different ways (G1, G2/M or S phase. Formation of free radicals was detected, and citoplasmatic carbonylated and glycosilated proteins inside the treated cells were determined by imunologic assays. In conclusion, these studies indicated modulation of the biological activity by the imine ligand in the copper(II) complexes, with very different antiproliferative behavior, going from undetectable activity to high efficacy. Among the most active compounds, a different specificity and action mode in both cell type could be observed, evidencing their potential application as antitumoral agents.

Neste trabalho alguns complexos diimínicos de cobre(II) com ligantes do tipo base de Schiff, já estudados em nosso laboratório, além de um novo complexo de zinco foram sintetizados e caracterizados por análise elementar, espectroscopias UV/Vis, Infravermelho e de Ressonância Paramagnética Eletrônica (EPR). Estudos sobre a reatividade destes complexos de cobre(II) frente à oxidação de carboidratos por oxigênio molecular foram então realizados. Estes estudos envolveram várias etapas, com variação das concentrações do catalisador, do substrato e do tampão e variação do pH, verificando-se a influência de cada um destes fatores na cinética de reação. Para tentar entender a interação da albumina bovina (BSA) com os complexos diimínicos de cobre(II) estudados, foram realizados experimentos utilizando-se a técnica de dicroísmo circular e espectroscopia eletrônica. A estabilidade termodinâmica relativa dos vários compostos foi assim determinada, estimando-se os respectivos valores das constantes de estabilidade. Experimentos sobre a atividade oxidante destes complexos frente à albumina bovina, causando danos oxidativos à proteína, também foram efetuados, determinando-se a formação de grupos carbonil na proteína, que foram monitorados espectrofotometricamente, através da obtenção das correspondentes dinitrofenil-hidrazonas, pela reação com dinitrofenil-hidrazina (DNPH). Através da técnica de EPR, foram realizados estudos para a detecção e identificação de espécies radicalares na interação da albumina com os complexos de cobre(II) em presença de peróxido de hidrogênio, com o uso de um captador de spin apropriado. Estudos sobre as possíveis interações dos complexos de cobre(II) com a albumina humana (HSA) e com o plasma sanguíneo foram realizados através das técnicas de EPR e SDS-PAGE. Além disso, a reatividade dos complexos de cobre(II) frente a glutationa, um agente redutor presente em alta concentração no citosol, foi investigada através de experimentos de fluorescência. Finalmente, a influência dos complexos imínicos de cobre(II) sobre a respiração mitocondrial foi investigada, já que estes complexos se mostraram indutores eficientes de apoptose frente a diferentes células tumorais. Para este estudo utilizou-se um oxígrafo para monitorar o consumo de oxigênio durante a respiração mitocondrial, em presença dos complexos de cobre estudados. / In this work some copper(II) complexes with Schiff base ligands, already studied in our laboratory, have been prepared, as well as a new similar zinc complex. After being characterized, especially by spectroscopic techniques (UV/Vis, IR, and EPR), these complexes had their reactivity as catalysts for the oxidation of carbohydrates by molecular oxygen verified. The influence of different factors on the kinetics of reaction, such as variation of the catalyst concentration, substrate concentration, buffer concentration and pH of the solution, was investigated. In order to understand the possible interactions of the copper(II) complexes studied with the protein albumine, studies using CD and electronic spectroscopies were carried out by adding the copper complexes to bovine serum albumine (BSA), and determining the corresponding relative stability constants for each complex. The activity of such copper complexes as oxidant agents toward the protein was also verified, with the formation of carbonyl groups in the protein observed by monitoring spectrophotometrically the corresponding dinitrophenylhydrazones, after reaction with dinitrophenylhydrazine (DNPH). By using EPR spectroscopy and an appropriate spin scavenger, reactive oxygen species were detected and identified as a result of the oxidative damage to the protein occurring in the presence of the copper complexes and hydrogen peroxide. Interactions of the human serum protein (HSA) and human plasma with the copper complexes studied were verified by EPR and SDS-PAGE techniques. Additionally, the reactivity of these complexes toward the reductive agent glutathione, present in the citosol at high concentration, was investigated by fluorescence measurements. Finally, the influence of the complexes in the mitochondrial respiration was verified, since those compounds are able to induce efficiently apoptosis in the presence of different tumoral cells, monitoring the oxygen consumption with a selective oxygen electrode

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The objectives of this study were: 1) to determine the viable time interval for cryopreservation of the epididymis tail sperm in cattle, 2) to test the addition of two antioxidants in the freezing media, 3) to determine the viability of semen samples from the tail of the epididymis in the production of embryos by in vitro fertilization. To guarantee the quality of freezing, the parameters: motility, vigor and sperm pathology in the pre-freezing were analyzed. After these assessments the material was divided into three treatments: tris-egg yolk diluent (TTG), Tris-egg yolk diluent catalase (TCAT) and tris-egg yolk diluent trolox (TTROL) and frozen in determined curve by pre-freezing automated process. After thawing, the motility and vigor were evaluated using CASA. Analysis of plasma membrane integrity and acrosome, test resistance thermometer (TTR), thiobarbituric acid reactive substances (TBARS), oxidation of 3,3 'diaminobenzidine (DAB) and in vitro fertilization (IVF) were also evaluated. According to the movement patterns analyzed using CASA, the analysis of data generated by the study allow us to conclude the characteristics of sperm in each treatment and it change on the different times of cooling (0h, 24h, 48h and 72h). In the assessment of integrity (INT) and injured sperm (LS), no statistical differences between the moments or between treatments were observed. Rates of cleavage D7 and D8 were statistically different, at 72 hours the trolox showed negative action. The results shown indicate that this procedure is important for conservation of animals of high genetic value or animals endangered that die suddenly. Further studies should be performed testing associations of antioxidants directly in the middle of fertilization and embryo culture, especially in production systems of embryos with high oxygen tension, as used in this experiment. xxii / O interesse pela preservação de espécies em risco de extinção tem aumentado a atenção pela criopreservação de sêmen da cauda do epidídimo de animais que morrem subitamente. A determinação do momento até quando os espermatozóides estão viáveis para preservação representa um benefício para pesquisas futuras e sua utilização em programas de reprodução animal assistida. Além disso, o processo de criopreservação dos espermatozóides resulta na produção de radicais livres pelo próprio metabolismo desta célula e causando danos. Os objetivos deste estudo foram: 1) determinar o intervalo de viabilidade de resfriamento de espermatozóides da cauda do epidídimo de bovinos, 2) testar o efeito da adição de dois antioxidantes nos meios de congelação, 3) determinar a viabilidade das amostras de sêmen da cauda do epidídimo na produção de embriões por fertilização in vitro. Para garantia da qualidade da congelação foram realizadas análises de motilidade, vigor, patologia espermática, no momento pré-congelação. Após estas avaliações o material foi dividido em três tratamentos: diluente tris-gema-glicerol (TTG), diluente tris-gema-glicerol com catalase (TCAT) e diluente tris-gema-glicerol com trolox (TTROL) e congelados em curva pré-determinada por processo de congelação automatizada. Após a descongelação foram avaliadas a motilidade e vigor com auxílio do CASA, análises de integridade de membrana plasmática e acrossoma, teste de termorresistência (TTR), substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBARs), oxidação da 3,3’ diaminobenzidina (DAB) e fertilização in vitro (FIV). De acordo com os padrões de movimentos observados pelo CASA, a análise dos dados gerados pelo estudo nos possibilitam concluir as características dos espermatozóides em cada tratamento e como se comportaram nos momentos de resfriamento logo após o abate, 24 horas, 48 horas e 72 horas após resfriamento à 5ºC ( 0h, 24h, 48h e 72h). O uso dos antioxidantes não garantiu melhor proteção e nem auxílio na funcionalidade dos espermatozóides do epidídimo nos diferentes períodos de resfriamento. lulas imóveis) não houve diferenças estatísticas. Nas taxas de clivagem D7 e D8 foram observadas diferenças estatísticas, o α-tocoferol no momento 72 h demonstrou ação negativa. Os resultados demonstrados revelaram que tal procedimento é de suma importância para conservação de animais de alto xx valor genético ou animais em risco de extinção que morrem subitamente. Novos estudos devem ser realizados testando associações de antioxidantes ou o uso de antioxidantes diretamente no meio de fecundação e cultivo embrionário, especialmente em sistemas de produção de embriões com alta tensão de oxigênio, como o utilizado neste experimento.