Orientador: Anibal Eugenio Vercesi / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciencias Medicas / Made available in DSpace on 2018-08-03T18:48:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Fortes_Fabiane_D.pdf: 6319841 bytes, checksum: 144a21dcedbb62affbf54b8f2970a375 (MD5) Previous issue date: 2003 / Resumo: O dano oxidativo induzido por Ca2+e agentes prooxidantes em mitocôndrias é mediado pelo ataque de espécies reativas de oxigênio geradas pela própria mitocôndria. Estas espécies reativas de oxigênio atacam os grupos tióis de proteínas de membrana promovendo oxidação e ligações cruzadas que conduzem à abertura do poro de transição de permeabilidade mitocondrial (TPM). A TPM em mamíferos caracteriza-se por uma permeabilização não específica e dependente de ea2+que ocorre na membrana mitocondrial interna e é inibida por concentrações submicromolares de ciclosporina A (CsA). No presente estudo foi evidenciado que apesar de mitocôndrias isoladas de tubérculo de batata (Solanum tuberosum) não apresentarem captação e acúmulo significativo de Ca2+, sofrem permeabilização da membrana interna quando tratadas com Ca2+(> 0,2 mM). Esta permeabilização foi potencializada pela adição de diamida, um oxidante de grupos tiólicos que estabelece uma condição de estresse oxidativo devido à oxidação de nucleotídeos de piridina. Esta permeabilização foi inibida pela acidificação do pH do meio de reação, Mg2+ e pelos antioxidantes catalase e ditiotreitol, mas não foi prevenida por inibidores clássicos da TPM de mamíferos como: ADP, bongkrekato e CsA. A ausência de inibição da permeabilização mitocondrial de batata pela CsA contrasta com seu efeito inibitório sobre a atividade da enzima peptidilprolil cis-trans isomerase, que está relacionada com a proteína ciclofilina, um sítio de ligação para CsA. O mersalil, um reagente tiólico monofuncional induz um extenso inchamento insensível à CsA, mesmo na presença de baixas concentrações de Ca2+(> 0,01 mM). Com o objetivo de realizar um estudo comparativo utilizando mitocôndrias vegetais capazes de captar e acumular Ca2+presente no meio extramitocondrial, foram utilizadas mitocôndrias isoladas de batata doce (Impomoea batatas), as quais são capazes de captar Ca2+por um mecanismo eletroforético sensível ao vermelho de rutênio, o que caracteriza a presença de um sistema ativo de captação de Ca2+.O acúmulo de altas concentrações de Ca2+ por mitocôndrias isoladas de batata doce conduziu a uma permeabilização de membrana mitocondrial interna, demonstrada por inchamento da organela e por um lento efluxo de Ca2+. Esta permeabilização induzida por Ca2+também foi estimulada por diamida e inibida parcialmente por catalase. Assim como ocorreu com Solanum tuberosum, o bongkrekato não apresentou efeito inibitório sobre a permeabilização mitocondrial induzida por Ca2+, bem como a CsA não foi capaz de inibir o inchamento mitocondrial e o e fluxo de Ca2+em mitocôndrias de batata doce. Também na batata doce a atividade da enzima peptidilprolil cis-trans isomerase de mitocôndrias foi inibida por CsA. Considerando os resultados aqui apresentados, podemos concluir que foi identificada e caracterizada uma condição de transição de permeabilidade de membrana induzida por Ca2+e espécies reativas de oxigênio, insensível à CsA, em mitocôndrias isoladas de batata e de batata doce. É possível sugerir ainda que a possível existência de um sistema ativo de transporte de Ca2+nestes vegetais não está relacionada com a insensibilidade da transição de permeabilidade destas mitocôndrias vegetais a CsA / Abstract: Oxidative damage of mammalian mitochondria induced by Ca2+ and prooxidants is mediated by the atlack of mitochondria-generated reactive oxygen species on membrane proteins thiols, promoting oxidation and cross-linkage that leads to the opening of the mitochondrial permeability transition pore (MPT). In mammalian mitochondria, 1 / Doutorado / Ciencias Biomedicas / Doutor em Ciências Médicas

Orientador: Ione Salgado / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-04T02:39:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Paula_FernandaBorgesdeAraujo_D.pdf: 344456 bytes, checksum: d310b0a862895ba276dd9720af7523ef (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: O exercício intenso pode levar à lesão muscular. Várias evidências apontam uma associação entre a lesão muscular induzida por exercício e geração de espécies reativas de oxigênio (EROs) e de nitrogênio (ERN). Estudos com animais têm demonstrado que o uso de antioxidantes, principalmente os obtidos de extratos vegetais como terpenos e fenóis, são capazes de remover os radiais livres ou modularem a geração destas espécies oxidantes. A análise prévia do extrato hexânico bruto (EHB) de frutos de Pterodon emarginatus demonstrou a presença do ácido 6?, 7?-dihidroxivouacapâncio (diterpenóide), ?-cariofileno, ?-pineno, mirceno, eugenol e geraniol. O objetivo do presente trabalho foi analisar os possíveis efeitos in vitro e in vivo do extrato hexânico bruto (EHB) de frutos de P. emarginatus sobre o estresse oxidativo e nitrosativo induzido por exercício intenso em cérebro, fígado e músculo tibial anterior de rato. Ratos Wistar machos adultos foram submetidos ao exercício intenso através de contrações padronizadas do músculo tibial anterior induzidas por eletroestimulação funcional (FES) a 50 Hz, durante 15 minutos. Os animais receberam uma (30 minutos antes ou 30 minutos após o exercício) ou três doses (24h, 12h e 30 min antes do exercício) de 498 mg/kg de EHB. A atividade de creatina quinase (CK) foi determinada por método cinético. A peroxidação lipídica foi estimada através da determinação das substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBARS). A concentração de nitrito foi avaliada através do método de Griess e a nitração de proteínas foi verificada através de ensaios de western blot. Os estudos in vitro demonstraram que o EHB inibiu a oxidação do guaiacol e a peroxidação lipídica em homogeneizados de cérebro e músculo tibial anterior de maneira dose-dependente. A IC50 observada no teste de inibição da oxidação do guaiacol foi de 19,8 ?g/mL e nos testes de inibição da peroxidação lipídica foi de 16,2 ?g/mL para o cérebro e 26,7 ?g/mL para o músculo. A produção de nitrito em homogeneizados destes tecidos foi inibida pelo EHB (IC50 de 49 ?g/mL e 42,3 ?g/mL para o cérebro e músculo, respectivamente) e por L-NAME, AMG e EGTA. O efeito dos inibidores da óxido nítrico sintase (NOS) foi potencializado na presença de EHB. Os ensaios in vivo mostraram que o exercício aumentou a atividade sérica de CK (111U/L no controle e 443U/L 1 h após o exercício), a peroxidação lipídica no cérebro (108,9%), fígado (55,5%) e músculo tibial anterior (967%) e também a concentração de nitrito (90,5%, 30,7%, 60%, respectivamente). A nitração de tirosina induzida por exercício foi observada em todos os tecidos analisados. A administração do EHB foi capaz de prevenir a lipoperoxidação, a produção de nitrito e a nitração de tirosina. Estes efeitos podem ser explicados pela presença dos compostos químicos presentes neste extrato tais como fenóis e terpenos, que têm demonstrado uma capacidade de seqüestrar EROs e neste trabalho foi também demonstrada uma ação inibitória deste extrato sobre a enzima NOS / Abstract: High-intensity exercise can cause muscle damage. Evidences point to a strong association between physical exercise-induced muscle damage and reactive oxygen (ROS) and nitrogen (RNS) species. Animal studies have shown that phytochemical antioxidants, such as terpens and phenols are capable of removing free radicals. Previous chemical analysis of the hexane crude extract (HCE) of Peterodon emarginatus showed the presence of the acid 6?, 7?-dihydroxyvouacapane-17?-oic (diterpenoid), ?-cariophilene, ?-pinene, myrcene, eugenol and geraniol. The aim of the present work was to evaluate the effect of HCE in oxidative and nitrosative stress induced by intense exercise in brain, liver and tibialis anterior muscle of rats. Adult male Wistar rats were submitted to standardized contractions by functional electrical stimulation (FES) of the anterior tibialis muscles (50 Hz, 15 min). Animals were subjected to one doses (30 min before or 30 min after exercise) or three doses (24h, 12h and 30 min before exercise) of 498 mg/kg HCE oral administration. Serum creatine kinase (CK) activities were measured by kinetic method. Lipoperoxidation was estimated by measuring of thiobarbituric acid-reactive substances (TBARS). NO production was evaluated by measuring nitrite formation, using Griess reagent and tyrosine nitration was assessed by western blot analysis. In vitro studies demonstrated that HCE inhibited guaiacol oxidation (IC50=19,8?g/mL) as well as brain and muscle lipid peroxidation with IC50 of 16,2 ?g/mL and 26,7?g/mL, respectively. The extract affected nitric oxide synthase (NOS) activity in brain (IC50=49?g/mL) and muscle (IC50=42,3?g/mL) homogenates of adult Wistar rats. Nitrite production in brain and muscle tissue homogenates decreased in the presence of NOS inhibitors (NG-nitro-L-arginine methyl ester and aminoguanidine) and was even lower in the presence of HCE. The in vivo studies demonstrated that serum CK activities in the controls (111U/L) increased after 1h FES (443U/L). Intense exercise also increased the lipid peroxidation in the brain (108,9%), liver (55,5%) and tibialis anterior muscle (967%), and also nitrite levels in 90,5%, 30,7%, 60%, respectively. The tyrosine nitration induced by exercise was identified in these tissues. Previous treatment with HCE decreased the lipoperoxidation, nitrite production and also the tyrosine nitration leading to the levels of controls. This effect could be explained by the chemical composition of this extract, that has phenols and terpens, which exhibit free radical scavenging activity and the present results also indicate that EHB has also NOS inhibitory properties / Doutorado / Bioquimica / Doutor em Biologia Funcional e Molecular

A síndrome pós-parada cardiorrespiratória é o estado fisiopatológico pós-reanimação em pacientes que sofreram parada cardíaca, consequente do estresse oxidativo gerado pela isquemia-reperfusão. A hipotermia terapêutica leve pode reduzir o dano aos tecidos sofrido pelos pacientes pós-parada. Porém, os mecanismos pelos quais a hipotermia pode reduzir estes danos ainda precisam ser elucidados. Este estudo foi realizado em duas partes. Síndrome pós-parada cardiorrespiratória em modelo animal: 26 ratos sofreram 6 min de parada cardíaca em fibrilação ventricular e foram depois reanimados. Os animais reanimados foram eutanasiados 2, 4 e 72-h pós-parada, e comparados ao grupo controle. O volume de ejeção do ventrículo esquerdo foi reduzido 2 e 4 h pós-reanimação, e recuperado após 72 h. Os níveis de troponina-T cardíaca altamente sensível, isoprostanos e 8-hidroxiguanosina no tecido miocárdico aumentaram 2 e 4 h pós-reanimação, e foram recuperados após 72 h. No miocárdio, isoprostanos estão correlacionados positivamente aos níveis de troponina-T e inversamente com o volume de ejeção do ventrículo esquerdo. Os níveis de 8-hidroxiguanosina no miocárdio também estão correlacionados positivamente aos níveis de troponina-T e inversamente ao volume de ejeção do ventrículo esquerdo. Os resultados evidenciam que a peroxidação e o dano oxidativo ao DNA no tecido miocárdico podem estar relacionados ao dano e à disfunção do miocárdio durante as primeiras horas pós-parada cardíaca. Hipotermia terapêutica em pacientes durante a síndrome pós-parada cardiorrespiratória: Foram incluídos pacientes vítimas de parada cardíaca intra- e extra-hospitalar, internados em unidade de terapia intensiva de 2011 e 2012, para receber o tratamento padrão (n= 31) ou hipotermia terapêutica (n= 11). A hipotermia leve (32-34°C) foi induzida 4-5 h pós-reanimação durante 24 h. Dados clínicos e amostras de sangue venoso foram coletadas 6, 12, 36 e 72 h pós-parada. Os níveis séricos de malondialdeído (marcador de peroxidação lipídica), e os níveis de grupos carbonila (marcador de oxidativo em proteínas) no plasma, foram significativamente reduzidos pela hipotermia terapêutica. A atividade antioxidante das enzimas superóxido dismutase, glutationa peroxidase e glutationa-S-transferase está significativamente aumentada em eritrócitos no grupo hipotérmico. A atividade da paraoxonase está diminuída no soro de pacientes tratados com hipotermia. A atividade da enzima geradora do radical ânion superóxido xantina oxidase está diminuída 36 e 72 h pós-parada no grupo hipotérmico. Os dados mostram que a hipotermia reduz significativamente o dano oxidativo pós-parada cardiorrespiratória e, ao menos em parte, restaurou a redução das defesas antioxidantes durante a síndrome pós-parada cardiorrespiratória. / The post-cardiac resuscitation syndrome is a pathophysiologic state after the successful cardiopulmonary resuscitation in cardiac arrest patients, consequent of oxidative stress after ischemia-reperfusion. The mild hypothermia treatment may improve the tissue damage in post-cardiac arrest patients. The mechanisms involving cardiac arrest pathophysiology and hypothermia treatment are not well elucidated. The study presents two parts. Post-cardiac resuscitation syndrome in animal model: Untreated ventricular fibrillation for 6 min was induced in 26 rats followed by cardiopulmonary resuscitation. Resuscitated animals were sacrificed at 2, 4 and 72 h, and were compared to a control group. Left ventricular ejection fraction was reduced at 2 and 4 h following resuscitation, while it was similar at 72 h. Inversely, high sensitivity cardiac troponin T, isoprostanes and 8-hydroxyguanosine levels increased at 2 and 4 h post-resuscitation, while returned to baseline 72 h later. Myocardial isoprostanes were directly related to high sensitivity cardiac troponin T levels and inversely related to left ventricular ejection fraction. Myocardial 8-hydroxyguanosine, biomarker of DNA damage, were also directly related to high sensitivity cardiac troponin T levels and inversely related to left ventricular ejection fraction. The results provide evidence that lipid peroxidation and DNA oxidative damage in myocardial tissue are closely related to myocardial injury and dysfunction during the initial hours following cardiac arrest. Hypothermia treatment for post-cardiac resuscitation syndrome patients: Intensive care unit patients admitted in 2011 and 2012, victims of in-hospital or out-of-hospital cardiac arrest were screened for the study. Patients were assigned for standard care (n= 31) or therapeutic hypothermia (n= 11). Mild hypothermia (32-34°C) was induced 4-5h after successful cardiopulmonary resuscitation for 24 h. Clinical data and venous blood samples were collected 6, 12, 36 and 72 h post-cardiac arrest. Serum malondialdehyde levels (lipid peroxidation biomarker) and plasma carbonyl levels (oxidative protein damage biomarker) were decreased in hypothermic group at all time-points. The enzymatic antioxidant activities of superoxide dismutase, glutathione-S-transferase and glutathione peroxidase were increased in the hypothermic group at all time-points. Differently, the paraoxonase activity, a high-density lipoproteins antioxidant enzyme, was decreased in hypothermic group. Presented data show hypothermia treatment decreased oxidative damage and, at least in part, reduced the impairment of antioxidant defenses during post-cardiac resuscitation syndrome.

O crescimento do número de idosos é um fenômeno que aumenta a busca por estratégias de promoção de saúde e diminuição de risco de doenças relacionadas ao envelhecimento. Evidências associam diminuição de atividade física e maior estresse oxidativo, com risco de doenças cardiovasculares em mulheres pós-menopáusicas. Portanto, o objetivo deste trabalho foi verificar os efeitos agudos de diferentes volumes de exercício de força e do exercício aeróbico nas respostas de marcadores de estresse oxidativo relacionando com o custo energético em mulheres pós-menopáusicas. Quarenta mulheres, com idade entre 50 e 65 anos, com mínimo de dois anos na menopausa e destreinadas foram distribuídas entre grupo controle (CT) grupo 3 séries (EFT) ou uma série (EFU) de 9 exercícios de força executados com 15RM e grupo aeróbico (AERO; 70%VO2max). Amostras de sangue foram retiradas antes e imediatamente após o exercício para análise de glutationa e peroxidação lipídica. A peroxidação lipídica aumentou significativamente após o exercício, para EFT e AERO. Os grupos CT e EFU não apresentaram diferenças após o exercício. O custo calórico da sessão e o trabalho total da sessão foram significativamente maiores para EFT em comparação ao grupo EFU. GSH e GSSG não diferiram entre os grupos. O exercício de força e o exercício aeróbico promovem alterações agudas na peroxidação lipídica correlacionadas com o custo calórico nessa população.

Uma vez que situações estressantes são consideradas fatores de risco para o desenvolvimento de depressão e que há poucos estudos avaliando terapias preventivas para o desenvolvimento dessa doença, no presente estudo avaliamos o efeito do exercício físico prévio em animais submetidos ao estresse crônico variado (ECV), um modelo animal de depressão, sobre tarefas comportamentais (campo aberto e esquiva inibitória) e alguns parâmetros bioquímicos e moleculares (estresse oxidativo e a atividade, o imunoconteúdo e a expressão gênica da enzima Na+, K+-ATPase) em amigdala e hipocampo de ratos. Adicionalmente avaliamos o peso corpóreo dos animais ao longo do experimento e parâmetros de estresse oxidativo em coração de ratos machos e fêmeas. Ratos jovens foram randomizados em 4 grupos de estudo (controle, exercitado, estressado, exercitado + estressado). Os animais foram submetidos ao exercício físico em esteira controlada durante 20 minutos, três vezes por semana, durante dois meses antes da submissão ao ECV (durante 40 dias). Os resultados mostraram que o ECV prejudicou a memoria aversiva, 24 horas e 7 dias após a sessão de treino. O ECV aumentou espécies reativas, lipoperoxidação, dano a proteínas e diminui a atividade das enzimas antioxidantes superóxido dismutase e catalase, assim como diminuiu a atividade da Na+, K+-ATPase, mas não alterou o seu imunoconteúdo e a expressão gênica das subunidades catalíticas em estruturas cerebrais. O ECV prejudicou o ganho de peso corpóreo e aumentou a peroxidação lipídica em coração de ratos machos. O exercício físico prévio foi eficaz em melhorar o desempenho na tarefa de esquiva inibitória 24 horas após o treinamento; e preveniu o dano oxidativo, mas não preveniu completamente as alterações observadas nas atividades das enzimas superóxido dismutase, catalase e Na+, K+-ATPase em estruturas cerebrais. Não foi eficaz em prevenir o prejuízo no ganho de peso corpóreo e a peroxidação lipídica em coração de ratos machos. Nossos resultados sugerem que o exercício físico durante o período de desenvolvimento pode proteger os prejuízos na memoria aversiva e o dano oxidativo cerebral causado pela exposição ao estresse crônico ao longo da vida. / Since stressful situations are considered risk factors for the development of depression and there are few studies evaluating preventive therapies for the development of this disease, in the present study we evaluated the effect of previous physical exercise in animals submitted to varied chronic stress (CVS), an animal model of depression, on behavior tasks (open field and inhibitory avoidance tasks) and some biochemical and molecular parameters (oxidative stress and activity, immunocontent and gene expression of Na+, K+-ATPase enzyme) in amygdala and hippocampus of rats. Additionally we evaluate the body weight of the animals throughout the experiment and parameters of oxidative stress in heart of male and female rats. Young rats were randomized into 4 study groups (control, exercised, stressed, exercised + stressed). The animals were subjected to controlled exercise treadmill for 20 minutes, three times a week, for two months prior to submission to CVS (during 40 days). Results show that CVS impaired performance in inhibitory avoidance at 24 h and 7 days after the training session. CVS induced oxidative stress, increasing reactive species, lipoperoxidation and protein damage, and decreasing the activity of antioxidant enzymes superoxide dismutase and catalase, as well as decreased activity of Na+, K+-ATPase, but did not change immunocontents and gene expression of catalytic subunits in brain structures. CVS impair body weight gain and increased lipid peroxidation in heart of male rats. Previous physical exercise was able to improve performance in inhibitory avoidance task at 24 h after training; additionally, exercise prevented oxidative damage, but was unable to completely prevent the changes observed on activity of enzymes superoxide dismutase, catalase and Na+, K+-ATPase in brain structures. It was not effective in prevent decrease in body weight gain and lipid peroxidation in heart of male rats. Our findings suggest that physical exercise during the developmental period may protect against aversive memory impairment and brain oxidative damage caused by chronic stress exposure later in life.

A vitamina A (retinol) exerce papéis fundamentais na regulação de processos celulares, tais como crescimento, divisão e apoptose. Os efeitos do retinol a nível celular são classicamente atribuídos à ativação de receptores nucleares da família dos receptores esteroides, RAR e RXR, ativados por diferentes isômeros do AR, considerado o produto mais biologicamente ativo da metabolização do retinol. Trabalhos recentes vêm identificando que o retinol também exerce funções biológicas por mecanismos independentes da transcrição gênica através da ativação desses receptores, em uma ação não-clássica ou não-genômica da vitamina A. Vários trabalhos propõem um papel antioxidante da vitamina A, embora alguns resultados demonstrem o papel pró-oxidante da mesma. Neste trabalho, nós avaliamos o papel da vitamina A no contexto das doenças neurodegenerativas. O mecanismo de ação do AR no processo de neurodiferenciação, a modulação da expressão de marcadores de neurodegeneração pelo retinol e o potencial papel da vitamina A na prevenção de danos associados à DP em modelo de ratos foram estudados. Observamos que o AR (10μM) induziu a neurodiferenciação de células SH-SY5Y através da produção de espécies reativas e estresse oxidativo. O retinol em concentrações maiores que a fisiológica (7, 10 e 20μM), atuou de maneira pró-oxidante, aumentando a produção de espécies reativas, a citotoxicidade e o conteúdo do receptor para produtos finais de glicação avançada (RAGE) de maneira redoxdependente, bem como o imunoconteúdo de marcadores de doenças neurodegenerativas como α-sinucleína, peptídeo β-amilóide e tau fosforilada indepedentemente de estresse oxidativo. No entanto, em modelo in vivo, o pré-tratamento com vitamina A (3000 IU/kg/dia) protegeu o dano neuronal induzido pela injeção do agente parkinsoniano 6-hidroxidopamina, e também reduziu o processo inflamatório. Estes resultados demonstram que as ações biológicas dos retinóides no sistema catecolaminérgico podem variar grandemente de acordo com o tipo celular, contexto fisiológico/patológico e modo de administração, demonstrando um amplo espectro de ações e mecanismos celulares. / Vitamin A (retinol) exerts fundamental role in cellular processes regulation, such as growing, cell division and apoptosis. Retinoids effects occur through binding to nuclear retinoid receptors, RAR and RXR, activated by different isomers of retinoic acid, considered the most biologically active product of retinol. Recent studies have shown receptors independent binding effects of retinoids, which was named as a non-genomic, or non-classical action mechanisms of vitamin A. In recent years, several studies have been proposing an antioxidant effect to vitamin A, however, series of pro-oxidant results have been shown a redox-state of this molecule. In this study, we evaluated the role of vitamin A in the context of neurodegenerative diseases. The mechanism of action of retinoic acid in the neurodifferentiation process, the modulation of neurodegeneration markers by retinol and the potential role of vitamin A in the prevention of damage associated to Parkinson’s disease were evaluated. We observed that retinoic acid (10μM) induced the neurodifferentiation of SH-SY5Y cells through reactive species production and oxidative stress. Retinol in concentrations above the physiological range (7, 10 and 20μM) was able to generate reactive species, induce cytotoxicity and modulate RAGE through a oxidative stress mechanism. Also, retinol was able to modulate neurodegenerative disease’s markers such as α-synuclein, β- amyloid and phosphorylation of tau. In our in vivo model, vitamin A (3000IU/kg/dia was able to protect neurons from 6-hydroxydopamine induced degenereration, and also reduced the inflammatory process. These results demonstrate that the biological actions of retinoids in the catecholaminergic system may vary according the cell target, physiopathologic context and administration mode, demonstrating a wide spectrum of actions and cellular mechanisms.

A encefalopatia hepática é uma disfunção cerebral causada por insuficiência hepática que se manifesta através de um amplo espectro de anormalidades neurológicas e psiquiátricas, variando de alterações subclínicas à coma. Sua base fisiopatológica é complexa, envolvendo principalmente o aumento de amônia, glutamato, glutamina, estresse oxidativo e alteração no metabolismo cerebral. O nucleosídeo guanosina apresenta propriedades neuroprotetoras frente à excitotoxicidade glutamatérgica, estresse oxidativo e convulsão, tendo um potencial papel neuroprotetor em encefalopatia hepática e hiperamonemia. Nesta tese, apresentamos dois modelos experimentais. No primeiro, induzimos encefalopatia através da administração de acetato de amônia por via intraperitoneal em ratos. O grupo tratamento recebeu guanosina 20 minutos antes de receber acetato de amônia. Analisamos alterações hepáticas e sistêmicas, letalidade, análises neurológicas (normal, pré-coma, coma e morte) e eletroencefalográficas, níveis liquóricos de glutamato, glutamina, alanina e amônia, marcadores de estresse oxidativo no sistema nervoso central, captação de glutamato cortical, e atividade e imunoconteúdo cortical da enzima glutamina sintetase. A guanosina drasticamente reduziu a taxa de letalidade (50%) e duração de coma (30%). Outros desfechos foram melhora no traçado eletroencefalográfico, normalização de níveis liquóricos de glutamato, normalização na captação de glutamato e manutenção dos níveis normais de estresse oxidativo no sistema nervoso central. No segundo modelo, induzimos encefalopatia hepática em ratos através de hepatectomia subtotal (92%). Tivemos como objetivos aprofundar o conhecimento nos mecanismos da encefalopatia hepática e consequentes alterações no metabolismo cerebral. Avaliamos letalidade cirúrgica, alterações hepáticas e sistêmicas, atividade comportamental em teste de campo aberto, análise eletroencefalográfica, níveis liquóricos de aminoácidos, imunoconteúdo de transportadores glutamatérgicos, marcadores de estresse oxidativo, atividade das enzimas do ciclo dos ácidos tricarboxílicos e oxidação de glutamato, além de glutamina e glicose no sistema nervoso central. A cirurgia de hepatectomia subtotal provocou profundas alterações na análise eletroencefalográficas e no perfil comportamental dos animais, que apresentaram diminuição da locomoção. Também, houve alterações no metabolismo cerebral e em marcadores de estresse oxidativo compatíveis com aumento de proteólise cerebral (aumento de glutamina, glutamato e aminoácidos de cadeia ramificada), aumento de glicólise, aumento na oxidação cerebral de glutamato e diminuição na oxidação de glicose e lactato. Com dois modelos complementares, correlacionamos alterações neuroquímicas, metabólicas, eletroencefalográficas e comportamentais, aprofundando-nos na fisiopatologia da EH. Esta tese traz novas evidências para a utilização do nucleosídeo guanosina em tratamento de hiperamonemia e encefalopatia hepática. / Hepatic encephalopathy is a brain dysfunction caused by liver failure that manifests itself through a broad spectrum of neurological and psychiatric abnormalities, ranging from subclinical symptoms to coma. Its pathophysiological basis is complex, involving mainly the increase of ammonia, glutamate, glutamine, oxidative stress and alteration in cerebral metabolism. The nucleoside guanosine has neuroprotective properties against glutamatergic excitotoxicity, oxidative stress and convulsion, and has a potential neuroprotective role in hepatic encephalopathy and hyperammonemia. In this thesis, we present two experimental models. In the first, we induced encephalopathy through the administration of ammonia acetate intraperitoneally in rats. The treatment group received guanosine 20 minutes before receiving ammonia acetate. We analyzed hepatic and systemic changes, lethality, neurological scale (normal, pre-coma, coma and death) and electroencephalographic analyzes, cerebrospinal fluid level of glutamate, glutamine, alanine and ammonia, oxidative stress markers in the central nervous system, cortical glutamate uptake and, finally, activity and immunocontent of the enzyme glutamine synthetase. Guanosine dramatically reduced lethality rate (50%) and coma duration (30%). Other outcomes were: improvement in electroencephalographic tracing, normalization of glutamate levels, normalization of glutamate uptake and maintenance of normal levels of oxidative stress in the central nervous system. In the second model, we induced hepatic encephalopathy in rats through subtotal hepatectomy (92%). We aimed to better understand the mechanisms of hepatic encephalopathy and consequent alterations in cerebral metabolism. We evaluated surgical lethality, hepatic and systemic alterations, behavioralal activity in the open field test, electroencephalographic analysis, cerebrospinal fluid levels, immunocontent of glutamatergic transporters, oxidative stress markers, activity of tricarboxylic acid cycle enzymes and glutamate, glucose and lactate oxidation. Subtotal hepatectomy surgery caused profound alterations in the electroencephalographic analysis and in the behavioral profile of the animals, which showed a decrease in locomotion. Also, there were alterations in cerebral metabolism and markers of oxidative stress compatible with increased cerebral proteolysis (increase of glutamine, glutamate and branched-chain amino acids), increased glycolysis, increased cerebral oxidation of glutamate, and decreased glucose and lactate oxidation . With two complementary models, we correlate neurochemical, metabolic, electroencephalographic and behavioral changes, beeter comprehensing the physiopathology of hepatic encephalopathy. This thesis brings new evidence for the use of the nucleoside guanosine in the treatment of hyperammonemia and hepatic encephalopathy.

A toxidez por alumínio (Al) é um dos fatores limitantes para a produção agrícola em solos ácidos, os quais abrangem aproximadamente 60% do território brasileiro. Evidências têm relacionado à tolerância ao Al com mecanismos de detoxificação de espécies reativas de oxigênio, uma vez que, além de inibir o desenvolvimento normal da raiz, o excesso de alumínio interfere nas reações enzimáticas. Sua absorção através da parece celular contribui para indução do estresse oxidativo, levando à oxidação de biomoléculas como lipídios, pigmentos e ácidos nucléicos. Com o objetivo de avaliar o efeito da exposição ao Al sobre o metabolismo oxidativo dos genótipos tolerantes UFRGS 17 e UPF 91Al-100-1-4 e sensível UFRGS 930598 de aveia branca, foram feitas análises fisiológicas, genéticas e bioquímicas em plântulas sob condição hidropônica após sete dias de tratamento com 740 μM de AlCl3. Foram analisadas as enzimas superóxido dismutase (SOD), ascorbato peroxidase (APX), catalase (CAT) e glutationa redutase (GR); o conteúdo de tióis não protéicos (NPSH) e ascorbato (AsA), assim como os níveis de clorofila A , B e carotenóides. O estresse oxidativo foi estimado através do teor de MDA, que avalia os níveis de peroxidação de lipídeos e pelo teor de H2O2. Constatou-se que o Al induz estresse oxidativo em aveia e, que os genótipos tolerantes UFRGS 17 e UPF 91Al100-1-4 apresentam mecanismos eficientes de detoxificação. A peroxidação de lipídeos é significativa apenas no genótipo sensível, há um decréscimo na produção de H2O2 na presença do Al, o mesmo é verificado para as atividades enzimáticas da CAT e APX. Os genótipos tolerantes aumentam a atividade de SOD e GR, assim como o teor de AsA e NPSH. Os genótipos tolerantes apresentam maior crescimento radicular comparado ao sensível e a tolerância ao Al nestes genótipos é governada pelo mesmo gene. A diferente deposição de Al nos tecidos da raiz entre os genótipos tolerantes sugere que o mecanismo de tolerância não seja de detoxificação externa, mas, possivelmente, relacionado à redução do estresse oxidativo causado pelo Al. / The toxicity of aluminum (Al) is one of the limiting factors to agriculture in acid soils, which cover approximately 60% of Brazilian territory. It is suggested that Al tolerance mechanisms is related to reactive oxygen species detoxification. Once Al not only inhibits the normal root development but also interferes with enzymatic reactions. Al uptake contributes to oxidative stress induction, leading to oxidation of biomolecules such as lipids, pigments and nucleic acids. In order to evaluate the effect of Al on the oxidative metabolism of tolerant oat genotypes (UFRGS 17 and UPF 91Al-100-1-4), and sensitive UFRGS 930598 oat, physiological, genetic and biochemical analysis were conducted under hydroponics after seven days of treatment with 740μM AlCl3. We analyzed the enzymes superoxide dismutase (SOD), ascorbate peroxidase (APX), catalase (CAT) and glutathione reductase (GR), the content of non-protein thiols (NPSH) and ascorbate (AsA), and the levels of chlorophyll A, B and carotenoids. Oxidative stress was estimated by H2O2 levels and MDA content, which assesses the level of lipid peroxidation. It was found that Al induces oxidative stress in oat and the tolerant genotypes UFRGS 17 and UPF 91Al100-1-4 have efficient mechanisms of detoxification. The lipid peroxidation is significant only in the sensitive genotype. There is also a decrease in H2O2 production in the presence of Al. The activities of CAT and APX are reduced upon Al exposure. The tolerant genotypes increase the activity of SOD and GR, as well as the content of AsA and NPSH. The tolerant genotypes have longer roots compared to the sensitive one. Al tolerance in these two genotypes is governed by the same gene. The different Al deposition in the root tissues of tolerant genotypes suggests that the mechanism of tolerance is not external detoxification, but possibly related to reduction of the oxidative stress caused by Al.

Embora há muito tempo se considere que alterações neurobiológicas tenham um papel central no transtorno bipolar (TB), os mecanismos moleculares ligados à sua fisiopatologia permanecem desconhecidos. A hipótese atual sugere que alterações nos circuitos cerebrais associados à regulação do humor e alterações em sistemas de sinalização intracelular associados à plasticidade e sobrevivência neuronal estão envolvidas no TB. Modelos animais são ferramentas úteis que nos permitem testar essas hipóteses e a resposta aos agentes farmacológicos. Um dos mais bem estabelecidos modelos animais de mania é o de hiperatividade induzida por psicoestimulantes. Portanto, o nosso objetivo inicial foi testar no modelo animal de mania, induzido por anfetamina, o envolvimento do dano ao DNA e do estresse oxidativo, bem como verficar o efeito do lítio e do valproato sobre esse modelo. Ainda no modelo animal, testamos se o dano ao DNA estaria envolvido também com o tratamento crônico e agudo de ratos jovens e adultos com metilfenidato. Nos pacientes com TB também avaliamos o dano ao DNA e proteínas, bem como a atividade do sistema antioxidante glutationa. No modelo animal de mania, observamos que a anfetamina é capaz de aumentar a atividade das enzimas antioxidantes, peroxidação lipídica e dano ao DNA. O lítio forneceu proteção ao dano recente ao DNA induzido pela anfetamina e o valproato apenas foi capaz de modular a atividade das enzimas antioxidantes superoxido dismutase (SOD) e catalase. No tratamento com metilfenitado, tanto os ratos jovens como os adultos também apresentaram dano recente ao DNA. Nos resultados em pacientes com TB podemos verificar que o dano permanente ao DNA não está aumentado, porém os pacientes com TB apresentam um aumento da frequência de apoptose. Verificamos ainda que o dano oxidativo a proteínas ocorre por nitração da tirosina, avaliado pelo imunoconteúdo de 3-nitrotirosina, e que este pode ativar a enzima glutationa-S-transferase, aumentada nos pacientes bipolares com maior tempo de doença, indicando um mecanismo compensatório envolvido. Esses resultados apontam para um envolvimento do dano ao DNA na fisiopatologia do TB e que esse pode ser modulado por rotas ativadas pelo estresse oxidativo. / Although neurobiological changes have long been considered to have a central role in bipolar disorder (BD), the molecular mechanisms related to the pathophysiology of this condition remain unknown. The current hypothesis suggests that alterations in neurochemistry could be associated with mood regulation and intracellular signaling systems linked to neuronal plasticity and survival are involved in BD. Animal models are useful tools that allow testing hypotheses and response to pharmacological agents. One of the most well established models of mania is psychostimulant-induced hyperactivity. Therefore, our initial objective was assessing DNA damage and oxidative stress in an animal model of amphetamine-induced mania, in addition to verifying the effect of lithium and valproate in this same model. Still in this paradigm we tested if DNA damage is also associated with acute and chronic methylphenidate exposure in young and adult rats. In patients with BD we also assessed DNA and protein damage, as well as activity of the glutathione antioxidant system. In the animal model of mania we observed that amphetamine can increase the activity of antioxidant enzymes, lipid peroxidation and DNA damage. Lithium provided protection against recent amphetamine-induced DNA damage and valproate was only able to modulate the activity of SOD antioxidant enzymes and catalase. Both young and adult rats displayed DNA damage after amphetamine exposure. In patients with BD, we observed that permanent DNA damage is not increased, but they present a higher frequency of apoptosis. It was also verified that oxidative damage to proteins ensues via thyrosine nitration, assessed by 3- nitrotyrosine immunocontent. Possibly this damage activates the GST enzyme, which levels are raised in patients with bipolar disorder with a longer disease evolution, indicating that a compensatory mechanism is implicated. This results point to the importance of DNA damage in the pathophysiology of bipolar disorder, which is possibly mediated by routes activated by oxidative stress.

Resumo não disponível