A dependência de cocaína ou crack (DCC) é atualmente um grande problema de saúde pública, estando associada à violência urbana e marginalização social. A DCC é um transtorno psiquiátrico altamente influenciado pela genética, com uma herdabilidade estimada em 70%. Dessa forma, a identificação de fatores possivelmente envolvidos no curso desse transtorno é uma demanda de saúde pública emergente. Dentre os fatores biológicos, um grande número de evidências sugere o estresse, a partir da ação do eixo hipotálamo-pituitária-adrenal (HPA), como um mecanismo biológico envolvido na DCC. Mudanças na liberação de cortisol geradas por alterações do eixo HPA parecem ter um papel tanto na iniciação, quanto na manutenção e recaída ao uso de cocaína e crack. Além disso, o funcionamento do eixo HPA é individualmente heterogêneo e influenciado pelo alto grau de variabilidade nos genes que codificam as proteínas desse sistema. Dessa forma, a presente Tese de Doutorado teve como objetivo principal avaliar os efeitos de variações em genes que codificam proteínas do eixo HPA, marcas moleculares do estresse, eventos traumáticos sofridos na infância e suas potenciais interações e correlações na dependência de crack. A partir de duas amostras, uma de mulheres (n = 288) e outra de homens (n = 280) dependentes de crack, essa Tese pôde mostrar que variantes nos genes que codificam os receptores de mineralocorticoide (NR3C2), de glicocorticoide (NR3C1) e do hormônio liberador de corticotrofina (CRHR1) estão envolvidas em diversos aspectos da DCC, incluindo susceptibilidade, resposta ao tratamento de desintoxicação e gravidade dos sintomas de depressão. Variantes nesses genes também foram associadas com o histórico de adversidades sofridas na infância, incluindo relatos de abuso e negligência. Além disso, os efeitos de variantes genéticas do sistema de estresse nos níveis séricos do fator neurotrófico derivado do cérebro (BDNF) não foram detectados nos dependentes de crack, possivelmente devido à grande influência da DCC nos níveis dessa neurotrofina. No caso de marcas moleculares, como o encurtamento dos telômeros, nossos dados também sugerem que a DCC torna indetectável a bem conhecida associação entre envelhecimento celular precoce e transtorno depressivo maior, e isso pode estar relacionado ao grande tamanho de efeito que a DCC apresenta sobre essa marca molecular do estresse. Assim, os dados da presente Tese de Doutorado corroboram a hipótese inicial de que a variabilidade genética do sistema de estresse está associada à DCC. A partir de esforços gerados durante o desenvolvimento desse trabalho, uma nova perspectiva envolvendo análises de varredura genômica e epigenômica resultará, no futuro próximo, em uma maior compreensão dos mecanismos biológicos envolvidos no desenvolvimento e curso clínico da DCC. / Cocaine or crack addiction is currently a major public health problem, associated with urban violence, social marginalization, and early death. It is a psychiatric disorder highly influenced by genetics, presenting a heritability estimated at 70%. Thus, the identification of sociodemographic and biological factors possibly involved in the course of this disorder is an emerging public health demand, mainly in Brazil, the # 1 consumer of crack. Among the possible factors, a bulk of evidence suggests that stress, related to the action of the hypothalamicpituitary- adrenal (HPA) axis, is a biological mechanism involved in cocaine or crack addiction. Dysregulations in cortisol release generated by altered response of the HPA axis appear to play an important role on several aspects of this addiction, including initiation, maintenance, and relapse. Furthermore, the functioning of the HPA axis is individually heterogeneous and influenced by the high degree of variability in the genes coding the proteins of that system. Therefore, this Doctoral thesis aimed to evaluate the role of stress-related polymorphisms, childhood adversities, molecular signatures of stress, and their potential interactions and correlations on crack addiction. Using two clinical samples, one composed by crack addicted women (n = 288) and another by crack addicted men (n = 280), this thesis suggested that variants in genes coding the mineralocorticoid receptor (NR3C2), the glucocorticoid receptor (NR3C1) and the corticotropin releasing hormone receptor 1 (CRHR1) are involved in many aspects of crack addiction, including susceptibility, response to detoxification treatment, and severity of depression symptoms. Variants in these genes were also associated with a history of childhood adversities, including reports of abuse and neglect. Additionally, the effects of stress-related genetic variants on brain-derived neurotrophic factor (BDNF) serum levels were not detected in crack addicted patients, possibly due to the large influence of crack addiction on this neurotrophin levels. Regarding molecular signatures of stress, such as accelerated shortening of telomeres, our findings also suggest that crack addiction renders undetectable the well-known association between accelerated cellular aging and major depressive disorder, and this may be related to the large effect size that crack addition has on this molecular signature. Therefore, data from the present Doctoral thesis corroborates the initial hypothesis that the genetic variability in stress system-related genes is associated with crack addiction. The efforts employed in the development of this work also led to a new perspective involving genome and epigenome wide analyses, which will soon contribute to a better comprehension of the biological underpinnings involved in the development and clinical course of cocaine or crack addiction.

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 homocistinúria é um erro inato do metabolismo dos aminoácidos causado na maioria dos casos pela deficiência na atividade da enzima cistationina-β-sintase. Como resultado da deficiência enzimática, ocorre acúmulo de homocisteína (Hcy) e metionina nos fluidos biológicos, o que leva a uma variedade de manifestações clínicas, envolvendo muitos órgãos e tecidos, mas principalmente os olhos, os ossos, o sistema cardiovascular e o sistema nervoso central. Como demonstrado por estudos em pacientes e em modelos animais, o estresse oxidativo pode estar envolvido na fisiopatologia de vários erros inatos do metabolismo. Essa condição pode ser causada por uma produção aumentada de espécies reativas, por uma falha nas defesas antioxidantes ou por ambos. Como consequência, o dano oxidativo às biomoléculas é gerado. Estudos em modelos animais demonstram que há uma relação entre Hcy e estresse oxidativo, mas poucos estudos existem avaliando o estresse oxidativo em pacientes portadores de homocistinúria. Dessa forma, o objetivo desse trabalho foi avaliar importantes parâmetros de estresse oxidativo em pacientes homocistinúricos no momento do diagnóstico, em pacientes homocistinúricos em tratamento e em indivíduos saudáveis. Nós verificamos um aumento significativo nos níveis de grupamentos carbonilas e nos níveis de malondialdeído, bem como uma diminuição significativa de grupamentos sulfidrilas e do status antioxidante total no plasma de pacientes homocistinúricos no momento do diagnóstico, em relação aos controles. Pacientes em tratamento apresentaram uma redução significativa do conteúdo de malondialdeído e das concentrações de Hcy e metionina em relação ao grupo diagnóstico. Além disso, foi demonstrada uma correlação significativa negativa entre os níveis de grupamentos sulfidrilas e as concentrações de Hcy e uma correlação significativa positiva entre os níveis de malondialdeído e as concentrações de Hcy. Posteriormente, foram verificados níveis aumentados de dano ao DNA em pacientes homocistinúricos tratados em relação aos controles. Adicionalmente, foi demonstrado pelo estudo in vitro, um efeito concentração dependente da Hcy sobre o dano ao DNA. Avaliados em conjunto, nossos resultados indicam que o estresse oxidativo pode exercer um papel importante na fisiopatologia da homocistinúria e que isso ocorre provavelmente devido às altas concentrações de Hcy encontradas nesses pacientes. Novas abordagens terapêuticas, como o uso de antioxidantes, poderia ser uma alternativa para atingir melhores resultados no tratamento de pacientes homocistinúricos. Além disso, um diagnóstico precoce e, consequentemente, um tratamento precoce, poderia evitar que os pacientes permanecessem por longo tempo submetidos à exposição de altas concentrações de Hcy. / Homocystinuria is an inherited error of metabolism of amino acids caused in most cases by deficiency of cystathionine β-synthase. As result of enzymatic deficiency, occur accumulation of homocysteine (Hcy) and methionine in biological fluids, which leads to a variety of clinical manifestations, involving many organs and tissues, but mainly the eyes, the bones, the cardiovascular system and the central nervous system. As demonstrated by studies involving patients and animal models, the oxidative stress may be involved in pathophysiology of various inherited errors of metabolism. This condition may be caused by an increased production of reactive species, by a fail in antioxidant defense, or both. Consequently, the oxidative damage to biomolecules is generated. Studies in animal models have been shown a relationship between Hcy and oxidative stress, but scarce studies exist evaluating the oxidative stress in homocystinuric patients. Therefore, the aim of this study was to evaluate important parameters of oxidative stress in homocystinuric patients at diagnosis, in homocystinuric patients under treatment and in healthy individuals. We found a significant increase of carbonyl groups and malondialdehyde levels, as well as a reduction of sulfhydryl groups and total antioxidant status in plasma of homocystinuric patients at diagnosis relative to controls. Patients under treatment presented a significant reduction of the content of malondialdehyde, Hcy and methionine concentrations relative to patients at diagnosis. Furthermore, it was demonstrated a significant negative correlation between sulfhydryl group content and Hcy levels and a significant positive correlation between malondialdehyde and Hcy levels. It was demonstrated also increased levels of DNA damage in homocystinuric patients under treatment relative to controls. Additionally, it was verified by in vitro study, a concentration-dependent effect of Hcy on the DNA damage. Taken together, our date indicate that the oxidative stress may play a important role in pathophysiology of homocystinuria, probably due to high Hcy concentrations found in these patients. New therapeutic approaches, as the use of antioxidants, could be an alternative in order to improve the results of therapy in homocystinuric patients. Furthermore, an early diagnosis and, consequently, an early treatment, could avoid that the patients remain for a long time subjected to exposure of high concentrations of Hcy.

O objetivo deste trabalho foi verificar os efeitos do treinamento físico na modulação autonômica cardiovascular e no estresse oxidativo em ratas ooforectomizadas e infartadas. Foram utilizadas ratas Wistar (200 a 230g), divididas em 4 grupos: ooforectomizado sedentário (OS, n=8), ooforectomizado treinado (OT, n=8), ooforectomizado infartado sedentário (OIS, n=8) e ooforectomizado infartado treinado (OIT, n=8). A ooforectomia (OVX) (retirada bilateral dos ovários) foi realizada no 1º dia de protocolo e o infarto do miocárdio (IM) (ligadura do ramo descendente da coronária esquerda) no 5º dia de experimento. Uma semana após a OVX os grupos treinados foram submetidos a 8 semanas de treinamento físico (TF) em esteira ergométrica, com intensidade moderada e duração progressiva (1h/dia, 5dias/sem, 50-65% da velocidade máxima de corrida no teste de esforço). O tamanho do IM foi avaliado de forma indireta pelo ecocardiograma (ECO) (no início e no final) e pelos carimbos em papel milimetrado. Ao final do protocolo foi canulada a artéria femoral para registro de pressão arterial (PA) e freqüência cardíaca (FC) nos animais acordados, através de um sistema de aquisição de dados (CODAS, 2KHz). A modulação autonômica foi avaliada através da análise da variabilidade do intervalor de pulso (IP) da pressão arterial sistólica nos domínios do tempo e da freqüência. O perfil oxidativo cardíaco foi avaliado verificando-se a lipoperoxidação (LPO), medido pela quimiluminescência (QL), pela razão glutationa reduzida/glutationa oxidada (GSH/GSSG) e pela medida das atividades das enzimas antioxidantes superóxido dismutase (SOD) e glutationa peroxidase (GPx) e pela concentração da enzima catalase (CAT). Os grupos OT e OIT apresentaram menor ganho de peso corporal quando comparados OS e OIS, respectivamente, ao final do estudo. A razão peso ventricular/peso corporal foi maior nos grupos OIS e OIT quando comparados com o grupo OS. A área do IM do ventrículo esquerdo (VE) avaliada pelo ECO foi semelhante entre os grupos infartados no início (OIS: 35,27 ± 2,9 vs. OIT: 31,33 ± 3,5%) e no final do protocolo (OIS: 36,5 ± 5 vs. OIT: 35,5 ± 5,5%), corroborando com os resultados obtidos com a medida do percentual da área do VE através dos carimbos em papel milimetrado. O TF aumentou a capacidade física dos grupos treinados quando comparados aos grupos sedentários ao final do protocolo. A pressão arterial média (PAM) foi reduzida no grupo OT (112  1,5 mmHg) em comparação ao grupo OS (122  2,4 mmHg) e foi normalizada no grupo OIT (112  2,8 mmHg) quando comparada ao grupo OIS (101 2,4 mmHg). Além disso, o grupo OT apresentou a bradicardia (342  8,4 bpm) de repouso quando comparado com o grupo OS (370  5,4 bpm). A variância do intervalo de pulso (VAR-IP) estava reduzida no grupo OIS (38,87±2,66 ms2) em comparação ao grupo OS (61,87±3,99 ms2 no OS) evidenciando um prejuízo do IM; além disso, o TF aumentou a VAR-IP nos grupo treinados em relação aos respectivos sedentários (OT: 88,90±7,74 vs. OS: 61,87±3,99 e OIT: 58,16±9,95 vs. OIS: 38,87±2,66 ms2). A banda de baixa freqüência normalizada (%BF nu) do IP estava diminuída nos grupos treinados em relação a seus respectivos grupos sedentários (OT: 6,65±1,38 vs. OS: 9,76±1,13 e OIT: 9,17±2,09 vs OIS: 13,51±2,10%). Já banda de alta freqüência normalizada (%AF nu) do IP estava aumentada nos grupos treinados em comparação aos grupos sedentários (OT: 32,58±2,72 vs. OS: 20,88±2,9 e OIT: 37,04±5,16 vs. OIS: 22,72±2,91%). O balanço simpato-vagal estava reduzido no grupo OT (0,30±0,03) em comparação ao grupo OS (0,47±0,04) e interessantemente o TF reduziu esse índice no grupo OIT (0,26±0,04) em relação ao grupo OIS (0,45±0,04) e ao OS. A variabilidade da pressão arterial sistólica (VAR-PAS) estava reduzida nos grupos treinados em comparação aos seus respectivos grupos sedentários (OT: 18,19±1,78 vs. OS: 26,79±3,2 e OIT: 16,29±1,50 vs. OIS: 24,54±3,41 mmHg2). O índice alfa se mostrou aumentado após o TF nos grupos treinado (OT: 1,02 ±0,09 e OIT: 0,96 ± 0,10 ms/mmHg) em comparação a seus respectivos grupos sedentários (OS: 0,68 ± 0,08 e OIS: 0,63 ± 0,07 ms/mmHg). O TF induziu melhora no perfil oxidativo evidenciado pela diminuição da QL nos grupos treinados (OT 7707 ± 543 e OIT: 6991 ± 1392 cps/ mg proteína) quando comparado aos sedentários (OS: 11771 ± 1479 e OIS: 11476 ± 1056 cps/ mg proteína). O TF induziu aumento na razão GSH/GSSG no grupo OT (38,04±2,48) quando comparado ao grupo OS (27,62±2,13), porém, não foi eficaz em induzir normalização na reduzida razão GSH/GSSG do grupo infartado treinado (OIT: 7,65±0,89 vs. OIS: 8,00±0,67). O IM reduziu a CAT no grupo OIS quando comparado ao grupo OS e o TF não modificou a concentração dessa enzima no grupo OT e não aumentou sua concentração no grupo OIT. A atividade da SOD estava aumentada somente no grupo OIT em comparação aos outros grupos. A atividade da enzima GPx, estava aumentada somente no grupo OT quando comparada ao grupo OS, não havendo diferença entre os grupos OS, OIS e OIT. Os resultados do presente estudo evidenciam que a o TF de baixa-moderada intensidade induz melhora hemodinâmica e na modulação autonômica de ratas submetidas à privação dos hormônios ovarianos associado ao aumento da defesa antioxidante enzimática e à melhora do estado redox. Entretanto, o achado mais importante presente estudo foi a significativa melhora hemodinâmica e autonômica em ratas OVX e IM pós TF, que foi acompanhada de redução LPO e aumento da defesa antioxidante em tecido cardíaco. Em conjunto, esses resultados reforçam o importante papel do TF como uma abordagem não farmacológica na prevenção e/ou tratamento da disfunção autonômica e redução do estresse oxidativo cardíaco de mulheres menopausadas após evento isquêmico. / The purpose of the present study was to investigate effects of aerobic exercise training in autonomic cardiovascular modulation and oxidative stress in ovariectomized infarcted rats. Female Wistar rats (200-230g) were divided into 4 groups: sedentary ovariectomized (SO, n=8) trained ovariectomized (TO, n=8), sedentary ovariectomized infarcted (SOI, n=8) and trained ovariectomized infarcted (TOI, n=8). The ovariectomy (OVX) (bilateral ovary removal) was realized on the first day of protocol and Myocardial infarction (MI) (left coronary artery ligation) on the fifth day after OVX. The maximum exercise test was performed in all groups to evaluate physical capacity. TO and TOI groups were submitted an exercise training protocol on treadmill (1hour/day; 5 days/week; 8 weeks; 50-60% maximum exercise test velocity). The size of MI was evaluated indirectly by echocardiogram (ECO) (initial and final) and by millimeter paper stamps. At the end of the protocol the arterial pressure signals (AP) were recorded and processed using a data acquisition system (CODAS, 2 KHz). The autonomic modulation was analyzed by the heart rate variability and the systolic arterial pressure variability in time and frequency domains. The oxidative profile was verified in the heart tissue by the chemiluminescence (CL), the reduced glutathione/ glutathione dissulfide ratio (GSH/GSSG), as well as by the antioxidant enzymes superoxide dismutase (SOD), glutathione peroxidase (GPx) activities and catalase (CAT) concentration. TO and TOI animals showed decreased body weigh gain when compared with OS and OIS animals. The ventricular weight/ body weight ratio was higher in infarcted rats in comparison to SO rats. Left ventricle (LV) infarction area evaluated by ECO was similar between MI groups in initial (SOI: 35.27 ± 2.9 vs. TOI: 31.33 ± 3.5%) and final evaluations (SOI: 36.5 ± 5 vs. TOI: 35.5 ± 5.5%), these results were supported by the results obtained with millimeter paper stamps realized at the end of the protocol. Exercise training was able to increase physical capacity in trained groups compared with sedentary groups at the end of protocol. Mean AP was reduced in TO group (112  1.5 mmHg) in comparison to SO group (122  2.4 mmHg mmHg) and was normalized in TOI group (112  2.8 mmHg) when compared with SOI group (101 2.4 mmHg). The TO group presented resting bradycardia (345  9 bpm) when compared to SO group (377  6 bpm). Pulse interval variance (PI-VAR) was reduced in SOI group (38.87±2.66 ms2) in comparison with SO group (61.87±3.99 ms2), evidencing an impairment after MI. On the other hand, exercise training increased PI-VAR in trained groups when compared to respective sedentary groups (TO: 88.90±7.74 vs. SO: 61.87±3.99 and TOI: 58.16±9.95 vs. SOI: 38.87±2.66 ms2) Normalized low frequency band of pulse interval (%LF) was diminished in trained groups when compared with sedentary groups (TO: 6.65±1.38 vs. SO: 9.76±1.13 and TOI: 9.17±2.09 vs. SOI: 13.51±2.10%). The normalized high frequency band of pulse interval (%HF) was increased in trained groups when compared to the sedentary groups (TO: 32.58±2.72 vs. SO: 20.88±2.90 % and TOI: 37.04±5.16 vs. SOI: 22.72±2.91%). The sympathetic-vagal balance was reduced in TO group (0.30±0.03) when compared to SO group (0.47±0.04) and exercise training reduced this parameter in TOI group (0.26±0.04) in relation to SOI group (0.45±0.04) and to SO group. The systolic arterial pressure variability (SAP-VAR) was reduced in both trained groups compared to the respective sedentary groups (TOT 18.19±1.78 vs. SO: 26.79±3.2 and TOI: 16.29±1.50 vs. SOI: 24.54±3.41 mmHg2). Alfa index was increased after exercise training in trained groups (TO: 1.02 ±0.09 and TOI: 0.96 ± 0.10 ms/mmHg) when compared with respective sedentary groups (SO: 0.68 ± 0.08 and SOI: 0.63 ± 0.07 ms/mmHg). Oxidative profile, was improved by exercise training, evidenced by reduced CL in trained groups (TO 7707 ± 543 and TOI: 6991 ± 1392 cps/mg protein) when compared with sedentary groups (SO: 11771 ± 1479 e SOI: 11476 ± 1056 cps/mg protein). Trained non infracted group showed an increase in GSH/GSSG ratio (38.04±2.48) in comparison with sedentary non infracted group (27.62±2.13) and, exercise training was not effective to increase this ratio in infracted trained rats (TOI: 7.65±0.89) when compared to sedentary infracted ones (SOI: 8.00±0.67). The IM induced a reduction in CAT and exercise training enhanced SOD. In OT group there was an increase in SOD. The results of the present study demonstrated that low-moderate intensity exercise training induced improvement in hemodynamic profile and cardiovascular autonomic modulation in rats submitted to ovarian hormones deprivation associated with an increase in antioxidant defense and improvement in cardiac redox state. However, the more important finding was the significant hemodynamic and autonomic improvement in ovariectomized infracted rats after exercise training, which was accompanied by reduced lipid peroxidation and increabse in antioxidant enzymes. These results reinforce the role of exercise training as a non pharmacological approach in the prevention and/or treatment of post-menopause women after ischemic event.

Introdução: A ingestão de alimentos antioxidantes pode reduzir o estresse oxidativo e contribuir de forma direta no processo aterosclerótico através da redução do LDL oxidado. Objetivos: avaliar o papel da dieta rica em flavonoides no estresse oxidativo, na resposta inflamatória e no perfil lipídico de pacientes com doença cardiovascular submetidos a implante de stent coronariano. Métodos: trinta e três pacientes submetidos à angioplastia coronária com implante de stent foram randomizados no grupo dieta controle, com base nas recomendações do NCEP III e dieta antioxidante (AOX), rica em alimentos fontes de flavonoides, por 6 meses. As informações referentes à ingestão alimentar foram coletadas no início e término do seguimento, assim como, os níveis de estresse oxidativo (FRAP e sulfidril) e marcadores inflamatórios (Proteína C-reativa). Resultados: A orientação nutricional resultou numa redução da ingestão energética, de carboidratos e de lipídios no grupo dieta AOX, e um aumento na ingestão de flavonoides. Os marcadores de estresse oxidativo, FRAP e sulfidril e a proteína C-reativa não foram alterados no grupo dieta AOX, porém, os níveis de LDL-colesterol apresentaram redução significativa quando comparados com o grupo controle. Conclusão: os resultados sugerem que uma dieta rica em alimentos antioxidantes à base de flavonoides, não está associada com a redução do estresse oxidativo e do perfil inflamatório em pacientes submetidos à angioplastia coronariana com implante de stent, a despeito de uma melhora no perfil lipídico destes pacientes.

Em ratos a mãe é indispensável para a sobrevivência dos filhotes durante as duas primeiras semanas de vida. O comportamento maternal despendido pelas fêmeas tem grande importância para o desenvolvimento adequado dos filhotes. Assim, eventos estressores durante o período perinatal capazes de desencadear perturbações nessa relação podem levar a alterações comportamentais e neuroendócrinas duradouras nesses filhotes. Nesse trabalho avaliamos o efeito do estresse perinatal sobre a formação do vínculo entre mãe-filhotes e sobre os níveis dos hormônios relacionados com as respostas ao estresse, para tanto, os filhotes foram submetidos à coleta de plasma sanguíneo para a dosagem de hormônios relacionados ao estresse (corticosterona e prolactina) e foram submetidos ao Teste de Preferência Olfatória (teste comportamental) e à dosagem de ocitocina central para avaliar a formação do vínculo mãe-filhote. O estresse perinatal aqui empregado foi subdividido em estresse pré-natal e estresse pós-natal. No primeiro, a fêmea prenha foi submetida à restrição de maravalha ao longo da última semana de gestação – do 14º ao 21º dia gestacional – e no segundo a ninhada inteira (mãe e filhotes) foi exposta à presença de um predador (gato) no 1º dia pós-parto. Levando em consideração a presença ou ausência desses estressores os filhotes foram divididos em quatro grupos experimentais: Controle, Estresse Pré, Estresse Pós e Estresse Pré+Pós. Em nossos animais, o estresse perinatal, tanto o pré como o pós-natal, foi capaz de desencadear alterações no Teste de Preferência Olfatória no nono dia de vida, alterações estas que podem ser traduzidas como uma perda na capacidade desses animais se direcionarem ao cheiro da mãe. No entanto, a ocitocina central (coletada no primeiro dia pós-parto) que é fortemente relacionada à formação do vínculo mãe-filhote não foi alterada pelo estresse. Além da alteração no teste comportamental, o estresse perinatal foi capaz de desencadear alterações nos hormônios de estresse (corticosterona e prolactina) em filhotes muito jovens (primeiro dia pós-natal) e, portanto, ainda dentro do período hiporresponsivo ao estresse no qual as respostas ao estresse, assim como todo o eixo Hipotálamo-Pituitária-Adrenal (HPA) estão inibidos. No entanto, os efeitos observados nem sempre foram de aumento desses hormônios e nem sempre foram homogêneos entre os gêneros. Em conclusão, os resultados dessa dissertação apontam para a validade do modelo de estresse perinatal aqui empregado para provocar perturbações no desenvolvimento adequado dos filhotes a ele submetidos, pois ambos os protocolos de estresse empregados (restrição de maravalha e exposição ao predador) mostraram-se eficazes em gerar mudanças tanto na relação mãe-filhotes como nos principais hormônios relacionados com a resposta ao estresse desses filhotes. E as consequências desse modelo de estresse abrangem tanto os filhotes fêmeas como os filhotes machos, embora nem sempre os gêneros tenham respondido da mesma forma aos estresses, o que demonstra que mesmo ainda muito jovens esses animais já podem apresentar respostas diferentes a mesmas situações e estímulos. O curioso desse modelo é que embora o estresse pré-natal tenha tido uma duração mais longa, o estresse pós-natal (estresse agudo) parece ter sido mais eficiente em provocar alterações nesses filhotes, o que demonstra tanto a importância do período pós-parto imediato para o desenvolvimento desses animais como o forte efeito do predador sobre a presa. / In rats, the mother plays an essential role in offspring survival during the first two weeks of life. Mother behavior is very important for appropriate offspring development. In this sense, stress events during the perinatal period may disturb the relationship between mother and offspring, leading to enduring behavioral and endocrine changes in the newly born rats. The present study evaluates the effect of perinatal stress on the establishment of a bond between mother and offspring and on hormone levels associated with response to stress. With that aim, levels of hormones associated with stress (corticosterone and prolactin) were analyzed using blood plasma collected from offspring. Also, the olfactory preference test (behavioral test) was conducted and central oxytocin levels were evaluated to test the mother-to-offspring bond. Perinatal stress challenge was divided into two stages, pre-natal and post-natal stress. In the first, pregnant females were kept in cages without sawdust during the last week of pregnancy (14th to 21st day), while in the second the whole litter (mother and offspring) were exposed to a predator (cat) on the first post-partum day. Considering exposure to stress, four experimental groups were formed: pre-natal stress, post-natal stress, pre- and post-natal stress, control (no exposure to stress factors). Perinatal stress (pre- and post-natal) influenced the results of the olfactory preference test on the 9th day of life of offspring. These changes manifested as the loss of the ability to detect the mother’s smell. However, central oxytocin levels, which are strongly associated to the establishment of a mother-to-offspring bond and was collected on the first day post-partum, remained unaltered during stress challenge. Apart from the changes observed in the behavioral test, perinatal stress altered corticosterone and prolactin levels in very young offspring (one day old), within the hyporesponsive period, when responses to stress and the hypothalamic-pituitary-adrenal (HPA) axis are inhibited. Nevertheless, the effects observed were not uniform across genders and were not restricted to increased corticosterone and prolactin levels. In conclusion, the results obtained point to the legitimacy of the perinatal stress model tested to trigger changes in appropriate offspring development of rats. Both stress protocols (absence of sawdust and exposure to a predator) were efficient in altering the mother-to-offspring bond and influencing the main hormones associated with response to stress by this offspring. The model tested affected both male and female offspring, though genders not always responded uniformly to stresses, demonstrating that even at a very tender age these animals may already exhibit different responses to different stimuli. The interesting point in this model is that, though pre-natal stress lasted longer, post-natal stress (acute stress) seemed to have been more efficient in triggering changes, showing the importance of immediate post-partum period in the development of these animals and the strong effect a predator has on its prey.

O presente estudo avaliou as propriedades antigenotóxicas e antimutagênicas do Ditelureto de Difenila (DTDF) contra diversos mutágenos em fibroblastos de pulmão de hamster Chinês (V79). O DTDF não foi citotóxico e genotóxico em concentrações entre 0,01 – 0,5 mol. O pré-tratamento com esse composto organotelurado nas concentrações não citotóxicas (0,01, 0,05 e 0,1 mol) aumentou a viabiliadade celular após a exposição ao peróxido de hidrogênio (H2O2), tert butil hidroperoxido (t-BOOH), metil metano sulfonato (MMS) ou radiação UV C. Além disso, o pré-tratamento com o DTDF diminuiu os danos no DNA e a indução de bases oxidadas por todos os agentes genotóxicos estudados, como pode ser verificado pelo ensaio cometa alcalino e ensaio cometa modificado, respectivamente. O pré-tratamento também reduziu a frequência de micronucleus, revelando um efeito protetor do DTDF contra os dois agentes mutagênicos testados, MMS ou UV C. Os nossos resultados demonstraram que as células tratadas com o DTDF nas concentrações de 0,01, 0,05 e 0,1 mol não aumentaram os níveis de TBARS e produção de ROS. Entretanto, observou-se um aumento da intensidade dos foci de ROS e na atividade da enzima superóxido dismutase (SOD) após o tratamento com o DTDF, sugerindo um efeito pró-oxidante desse composto. Os resultados obtidos neste trabalho demonstraram claramente que o DTDF em baixas concentrações apresenta propriedades antigenotóxicas e antimutagênicas. O efeito protetor observado pode ser atribuído a indução de uma resposta adaptativa em células V79 pelo pré-tratamento com o DTDF. / The present study evaluated antigenotoxic and antimutagenic properties of Diphenyl ditelluride (DPDT) against several known mutagens in Chinese hamster lung fibroblast (V79). DPDT was not cytotoxic and genotoxic at concentrations ranging from 0.01 to 0.5mol. The pre-treatment for 2h with this organotellurium compound at non-cytotoxic dose range (0.01, 0.05 and 0.1 mol) increased cell survival after challenge with hydrogen peroxide (H2O2), t-butyl hydroperoxide (t-BOOH), methyl-methanesulphonate (MMS), or UV C radiation. In addition, the pre-treatment with DPDT decreased the DNA damage and oxidized bases induction by the studied genotoxic agents, as verified in the comet assay and modified comet assay, respectively. The pre-treatment also reduced micronucleus frequency, revealing the protector effect of DPDT against MMS or UV C induced mutagenesis. Our results demonstrated that DPDT-treated cells at concentrations of 0.01, 0.05 and 0.1 mol did not change TBARS levels and ROS generation. However, the observed increased intensity of ROS foci and increased superoxide dismutase activity (SOD) following DPDT treatment suggest pro-oxidative effect of this compound. Our results clearly demonstrate that DPDT at low concentrations presents antigenotoxic and antimutagenic properties. The probable mechanism of the protection effect could be induction of adaptive response in V79 cells by the DPDT pre-treatment.

Resumo não disponível

As plantas, por serem organismos sésseis, enfrentam persistentemente perturbações ambientais adversas denominadas estresses abióticos, sendo as mais importantes, a seca, a salinidade do solo, as temperaturas extremas e a presença de metais pesados. Em resposta, as plantas desenvolveram mecanismos de tolerância, resistência e prevenção para minimizar a influência do estresse, utilizando estratégias de curto prazo para readaptar rápida e eficientemente seu metabolismo. Neste sentido, os pequenos RNAs não codificantes (sncRNAs) são fortes candidatos para realizar este tipo de regulação. Através do sequenciamento de nova geração revelou-se o papel dos sncRNAs na regulação da expressão gênica em nível transcricional e póstranscricional. Dentre os sncRNAs, os microRNAs (miRNAs) são os mais conhecidos e os fragmentos derivados dos RNAs transportadores (tRFs) são os mais novos e com maiores perspectivas de descobertas futuras. Os miRNAs desempenham papéis regulatórios essenciais tanto no crescimento das plantas quanto no desenvolvimento e resposta ao estresse, enquanto os tRFs, em sua maioria, têm sido associados a respostas de estresse. Eugenia uniflora L., “pitanga” ou a cereja brasileira é uma árvore frutífera nativa da América do Sul que pertence à família Myrtaceae. Ela cresce em diferentes ambientes; florestas, restingas e ambientes áridos e semi-áridos no nordeste brasileiro, sendo uma espécie versátil em termos de adaptabilidade e que desempenha um papel fundamental na manutenção da vegetação costeira arbustiva. Além disso, é muito conhecida por suas propriedades medicinais que são atribuídas aos metabólitos especializados presentes nas folhas e frutos. E. uniflora representa uma fonte fascinante da biodiversidade do germoplasma e tem um grande potencial como fonte de genes para o melhoramento genético. Portanto, a compreensão dos mecanismos que conferem tolerância ao estresse nesta planta é de particular importância. Nesse contexto, o objetivo do presente trabalho é a identificação de sncRNAs (miRNAs e tRFs) por ferramentas de bioinformática e análise do padrão de expressão destes sob condições de estresse abiótico (seca e salinidade), bem como avaliação dos genes envolvidos nesta resposta. No capítulo 1, bibliotecas de DNA, pequenos RNAs (sRNAs) e RNAseq de folhas foram usadas para identificar pre-miRNAs, miRNAs maduros e potenciais alvos destes miRNAs, respectivamente. A montagem de novo do genoma permitiu identificar 38 miRNAs conservados e 28 novos miRNAs. Após a avaliação da expressão destes, 11 conservados, entre eles miR156 e miR170, mostraram variação significativa nas condições de restinga e de estresse induzido por PEG. A maioria deles foram previamente descritos em processos de estresse em outras espécies. 14 novos miRNAs foram avaliados em diferentes tecidos de pitanga mostrando variação significativa no padrão de expressão. Os alvos destes últimos miRNAs foram preditos e validados por RTqPCR. Eles correspondem a genes de fatores de transcrição e outros genes como transferases ou ATPases e demonstraram o padrão esperado oposto à expressão dos miRNAs. No capítulo 2, as mesmas bibliotecas foram usadas para identificar tRFs conservados na família das Myrtaceae. Para isso, os tRNAs de Eucalyptus grandis e E. uniflora foram anotados e os tRNAs comuns foram utilizados para o ancoramento dos sRNAs. 479 tRFs foram identificados em pitanga, na maioria com 18 nucleotídeos (nt). Um conjunto de 11 tRFs conservados em ambas espécies, assim como seus alvos, foram avaliados em condições de estresse salino e seca demonstrando diferenças significativas dependendo do tipo de estresse. Os alvos identificados correspondem a genes previamente descritos como envolvidos em estresse salino e seca para outras espécies. O presente trabalho apresenta fortes evidências do envolvimento dos miRNAs em processos de desenvolvimento e estresse, assim como dos tRFs na resposta à seca e estresse salino presente em E. uniflora. Além disso, os dados produzidos poderão ser utilizados em estudos funcionais mais aprofundados que servirão para melhor compreensão dos mecanismos de tolerância presentes nesta importante planta. / Plants being sessile organisms, persistently face adverse environmental perturbations termed as abiotic stresses, most important being drought, soil salinity, extreme temperatures, and heavy metals. They developed several strategies such as tolerance, resistance, and avoidance to minimize stress influence, thus require short-term strategies to quickly and efficiently readapt their metabolism. In this sense, small non coding RNAs are strong candidates to do this kind of fine tune regulation. Next generation sequencing technologies have revealed the key role of these sncRNAs in the transcriptional and posttranscriptional gene-expression regulation. Among the myriad of new sncRNAs, miRNAs are the most known ones and the fragments derived from tRNAs (tRFs) are the newest but with high perspective ones. The miRNAs are endogenous small RNAs that play essential regulatory roles in plant growth, development and stress response. In the case of tRFs, they are mainly involved in stress response. Eugenia uniflora L., ‘pitanga’ or Brazilian cherry is a fruit tree native to South America that belongs to Myrtaceae family. It grows in several different harsh environments, including forests, restingas, near the beach, and arid and semiarid environments in the Brazilian northeast. This species is very versatile in terms of adaptability and plays a fundamental role in the maintenance of the shrubby coastal vegetation. However, this species is best-known because its medicinal properties that are attributed to specialized metabolites with known biological activities present in their leaves and fruits. E. uniflora is a fascinating reservoir of germplasm biodiversity and has great potential as a source of genes for plant breeding. Therefore, understanding the mechanisms conferring stress tolerance will be very useful. In this sense, the objective of this work is to identify sncRNAs (miRNAs and tRFs) by bioinformatic tools and to analyze their expression pattern under stress conditions as well as the genes involved in that response. In chapter 1, DNA, small RNA (sRNA) and RNAseq libraries from leaves were used to identify pre-miRNAs, mature miRNAs and potential targets of these miRNAs, respectively. De novo assembly of the genome identified 38 conserved miRNAs and 28 novel miRNAs. After evaluating their expression pattern, 11 11 conserved miRNAs, including miR156 and miR170, showed significant variation in the natural (restinga habitat) and PEG induced stress. Most of them were previously reported in stress processes. 14 novel miRNAs were evaluated in different tissues of pitanga showing significant variation in the expression pattern. The targets of the last miRNAs were predicted and validated by RT-qPCR. They were transcription factor genes and other genes such as transferases or ATPases and showed the expected opposite pattern to miRNA expression. In Chapter 2, the same libraries were used to identify conserved tRFs in the Myrtaceae family. To do this, the tRNAs of Eucalyptus grandis and E. uniflora were annotated and sRNAs mapped into them. 479 tRFs were identified in pitanga with predominance of those with 18 nucleotide length. 11 conserved tRFs in both species, as well as their targets, were evaluated under saline and drought stress conditions showing significant differences depending on the stress type. The targets were genes previously involved in saline and drought stress for other species. The present work shows strong evidences of the involvement of the miRNAs in the development and stress, as well as the tRFs in the tolerance to drought and saline stress of E. uniflora. In addition, the data could be used in more detailed functional studies that will serve to corroborate and better understand the mechanism of tolerance present in this important plant.