A fenilcetonúria é um erro inato do metabolismo causado pela deficiência severa da atividade da enzima fenilalanina hidroxilase, a qual converte fenilalanina em tirosina. O bloqueio desta hidroxilação resulta em acúmulo tecidual de fenilalanina e seus metabólitos, ácidos fenilpirúvico, feniláctico e fenilacético. Cabe salientar que a concentração cerebral destes metabólitos está correlacionada positivamente aos níveis plasmáticos de fenilalanina. A doença caracteriza-se por sintomas neurológicos graves tais como retardo mental e convulsões. Apesar de ser uma das aminoacidopatias mais freqüentes e mais estudadas, a neuropatologia da fenilcetonúria ainda não é totalmente compreendida. No presente trabalho, foram investigados os efeitos in vitro dos ácidos fenilpirúvico, feniláctico e fenilacético sobre o estresse oxidativo em homogeneizado de cérebro de ratos jovens, a fim de melhor entender o envolvimento destes metabólitos na disfunção neurológica presente na doença. Foram estudados os seguintes parâmetros: quimiluminescência, substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBA-RS), potencial antioxidante total (TRAP), reatividade antioxidante total (TAR), conteúdo de tióis totais e de grupos carbonila, conteúdo de glutationa (GSH), conteúdo de 2’, 7’ diclorofluoresceína (DCF) e atividade das enzimas antioxidantes: catalase (CAT), superóxido dismutase (SOD) e glutationa peroxidase (GSH-Px). Observamos que o ácido fenilpirúvico aumentou a quimiluminescência, o TBA-RS e o conteúdo de grupos carbonila, de maneira dose-dependente, ainda, este ácido reduziu o TRAP, de maneira dose-dependente, e o conteúdo de GSH. O ácido feniláctico aumentou a quimiluminescência e o TBA-RS, diminuiu o TRAP e o conteúdo de GSH. Já, na presença do ácido fenilacético, houve um aumento significativo do TBA-RS e do conteúdo de DCF. Os três metabólitos testados não alteraram a atividade da enzima antioxidante SOD, porém reduziram a atividade da GSH-Px, de maneira dosedependente, e da CAT. Os resultados obtidos mostram que os metabólitos da fenilalanina alteram parâmetros de estresse oxidativo em cérebro de ratos. Aliados a diversos estudos anteriores em modelo animal e em pacientes com fenilcetonúria, que demonstram que a fenilalanina altera parâmetros de estresse oxidativo, nossos resultados indicam que os metabólitos deste aminoácido também podem estar envolvidos na fisiopatologia dos danos cerebrais observados na fenilcetonúria, sugerindo que o benefício de uma suplementação com antioxidantes à dieta dos pacientes seja estudado a fim de prevenir possíveis danos causados por radicais livres. / Phenylketonuria is an inborn error of metabolism caused by severe deficiency of phenylalanine hydroxylase activity, which converts phenylalanine to tyrosine, leading to tissue accumulation of phenylalanine and its metabolites (phenylpyruvic acid, phenyllactic acid and phenylacetic acid). The concentrations of these metabolites into the brain correlate positively with plasma phenylalanine levels. This disease is characterized by serious neurological features, such as mental retardation and seizures. Although phenylketonuria is one of the most frequent and studied aminoacidopatias, the neuropathology of this disease is poorly understood. In the present work, the in vitro effect of the phenylpyruvic acid, phenyllactic acid and phenylacetic acid on oxidative stress were investigated in brain homogenates of young rats, in order to be better understand the involvement of these metabolites in the neurological dysfunction present in this disease. The following parameters were studied: chemiluminescence, thiobarbituric acid reactive substances (TBA-RS), total radical-trapping antioxidant potential (TRAP), total antioxidant reactivity (TAR), total thiol and carbonyl groups, glutathione (GSH), 2’, 7’ dichlorofluorescein (DCF) and the activities of antioxidants enzymes catalase (CAT), superoxide dismutase (SOD), and glutathione peroxidase (GSH-Px). We observed that phenylpyruvic acid increased chemiluminescence, TBA-RS and the content of carbonyl groups (in a dosedependent way) and that this acid reduced TRAP (in a dose-dependent way) and GSH levels. Phenyllactic acid increased chemiluminescence and TBA-RS, and reduced TRAP and GSH levels. Phenylacetic acid increased TBA-RS and the measurement of DCF. Any of the metabolites altered the activity of SOD, whereas all of them reduced the activities of GSH-Px (in a dose-dependent way) and CAT. The results show that phenylalanine metabolites alter many parameters of oxidative stress in brain homogenates of young rats. Other studies have been demonstrated that oxidative stress seems to be involved in phenylketonuric animal models and patients. Taking together, these studies and our results suggest that the benefit of an antioxidant supplementation to the diet of these patients might be studied in order to prevent possible damage produced by free radicals.

A fenilcetonúria é um erro inato do metabolismo de aminoácidos, causada pela deficiência severa ou ausência na atividade da fenilalanina hidroxilase, enzima que catalisa a hidroxilação da fenilalanina em tirosina na presença do cofator tetra-hidrobiopterina. Como consequência, ocorre o acúmulo da fenilalanina e seus metabólitos nos tecidos e nos líquidos biológicos dos pacientes afetados. O tratamento para a fenilcetonúria consiste em uma dieta restrita em fenilalanina e proteínas, suplementada com uma fórmula especial, contendo aminoácidos (exceto a fenilalanina) e micronutrientes. A principal característica clínica dos pacientes fenilcetonúricos não tratados é o retardo mental e outras alterações neurológicas, cuja base bioquímica é ainda pouco compreendida. Entretanto, nos últimos anos evidências indicam que o estresse oxidativo está envolvido na fisiopatologia da doença. Em estudos prévios, demonstramos que pacientes fenilcetonúricos diagnosticados tardiamente apresentavam aumento na peroxidação lipídica e redução de antioxidantes no momento do diagnóstico e também durante o tratamento, e que esses parâmetros não estavam diretamente relacionados com os níveis sanguíneos de fenilalanina. O objetivo deste trabalho foi o de investigar o papel do dano oxidativo e também das defesas antioxidantes na patogênese da fenilcetonúria. Foi demonstrado que pacientes fenilcetonúricos tratados apresentaram maior dano ao DNA, medido através do ensaio cometa, em comparação aos controles, e que este dano estava relacionado aos níveis sanguíneos elevados de fenilalanina. Neste particular, testes in vitro revelaram um efeito dose-dependente da fenilalanina sobre o dano ao DNA, reforçando os achados in vivo e indicando que a fenilalanina foi responsável por esse dano. Também verificamos que os pacientes fenilcetonúricos com diagnóstico tardio apresentaram maior oxidação a lipídios (determinado através da técnica das espécies reativas ao ácido tiobarbitúrico) e a proteínas (medido através do conteúdo de sulfidrilas e carbonilas) em comparação aos pacientes diagnosticados no período neonatal e aos controles. Portanto, o diagnóstico precoce, além de prevenir o retardo mental, como já descrito na literatura científica, também previne o dano oxidativo a biomoléculas. Por outro lado, foi observada uma redução nas concentrações de antioxidantes não enzimáticos (níveis de glutationa e reatividade antioxidante total) e na atividade da enzima antioxidante glutationa peroxidase em ambos os grupos de pacientes. A diminuição nos antioxidantes é comum em pacientes fenilcetonúricos, sendo atribuída principalmente à dieta restrita. Neste trabalho também verificamos que os pacientes que aderiam estritamente à dieta recomendada apresentavam redução nos níveis sanguíneos de L-carnitina, um composto com ação antioxidante. Além disso, os níveis de L-carnitina nesses pacientes mostraram uma correlação negativa significativa com a lipoperoxidação (medida pelas espécies reativas ao ácido tiobarbitúrico) e uma correlação positiva significativa com a reatividade antioxidante total. Os dados sugerem que a deficiência em L-carnitina está relacionada com o estresse oxidativo em pacientes fenilcetonúricos e, portanto, sua suplementação deva ser considerada como uma terapia adjuvante. De fato, a suplementação com L-carnitina e selênio (outro composto antioxidante deficiente em pacientes fenilcetonúricos) foi capaz de corrigir a oxidação a lipídios e proteínas (medida pelas espécies reativas ao ácido tiobarbitúrico e pelo conteúdo de sulfidrilas, respectivamente), além de normalizar a atividade da enzima glutationa peroxidase. Adicionalmente, foi verificada uma correlação negativa significativa entre a peroxidação lipídica e os níveis sanguíneos de Lcarnitina, assim como uma correlação positiva significativa entre a atividade da glutationa peroxidase e a concentração sanguínea de selênio. Em conjunto, nossos resultados sugerem que o estresse oxidativo está envolvido na patogênese da fenilcetonúria. Considerando que nossos resultados possam ser extrapolados para o cérebro, que possui menos defesas antioxidantes e vários fatores que aumentam a produção de radicais livres, pode ser proposto que o dano oxidativo contribui, pelo menos em parte, com a disfunção neurológica na fenilcetonúria, e, portanto, que a administração dos antioxidantes deficientes nesta patologia deva ser considerada na terapia da doença. / Phenylketonuria is an inborn error of amino acid metabolism, caused by severe deficiency or absence of phenylalanine hydroxylase activity, enzyme that catalyzes the hydroxylation of phenylalanine to tyrosine in the presence of the cofactor tetrahydrobiopterin. As consequence, the accumulation of phenylalanine and its metabolites in tissues and biologic fluids of affected patients occurs. The treatment for phenylketonuria consists in a phenylalanine and protein-restricted diet, supplemented with a special formula containing amino acids (except phenylalanine) and micronutrients. The main clinical characterization of untreated phenylketonuric patients is mental retardation and other neurological features, whose biochemical basis is poorly understood. However, in recent years evidences indicate that oxidative stress is involved in the pathophysiology of the disease. In previous studies it was demonstrated that phenylketonuric patients late diagnosed presented increased lipid peroxidation and reduced antioxidants at the moment of diagnosis and also during the treatment, and that these parameters were not directly related to the phenylalanine blood levels. The objective of this work was to investigate the role of the oxidative damage and of antioxidant defenses on pathogenesis of phenylketonuria. It was demonstrated that phenylketonuric patients under treatment presented increased DNA damage, measured by the comet assay, compared to controls, which was related to phenylalanine blood levels. In this particular, in vitro tests revealed a dose-dependent effect of phenylalanine on DNA damage, reinforcing in vivo findings indicating that the phenylalanine was responsible for this damage. We also verified that phenylketonuric patients late diagnosed presented increased lipid (determined by thiobarbituric acid-reactive species) and protein oxidation (measured by sulphydryl and carbonyl groups) when compared to patients diagnosed in the neonatal period and to controls. Therefore, early diagnosis besides to prevent mental retardation, as described in the scientific literature, also prevents oxidative damage to biomolecules. On the other hand, it was observed a reduction in the concentration of non-enzymatic antioxidants (glutathione levels and total antioxidant reactivity) as well as in the activity of glutathione peroxidase enzyme in both groups of patients. The reduction in antioxidants is common in phenylketonuric patients being mainly attributed to the restricted diet. In this work, we also verified that patients who strictly adhered to the recommended diet present reduction in blood L-carnitine levels, a compound with an antioxidant action. Also, the levels of L-carnitine in these patients showed a significant negative correlation with lipid peroxidation (measured by thiobarbituric acid-reactive species) and a significant positive correlation with the total antioxidant reactivity. This suggests that L-carnitine deficiency is related to oxidative stress in phenylketonuric patients and therefore the supplementation should be considered as an adjuvant therapy. In fact, the supplementation with L-carnitine and selenium (other antioxidant compound deficient in phenylketonuric patients) was capable to correct the lipid and protein oxidation (measured by thiobarbituric acid-reactive species and sulphydryl content, respectively) besides to normalize the glutathione peroxidase activity. In addiction, it was verified a significant inverse correlation between lipid peroxidation and L-carnitine blood levels as well as a significant positive correlation between glutathione peroxidase activity and blood selenium concentration. Taken these results together, our results suggest that oxidative stress is involved in the pathogenesis of phenylketonuria. Considering that our results may be extrapolated to the brain, which has less antioxidant defenses and several other factors that increase the production of free radicals, it may be propose that the oxidative damage contributes, at least in part, to the neurological dysfunction in phenylketonuria and, therefore, the administration of deficient antioxidants in this pathology should be considered in the therapy of the disease.

A fenilcetonúria é um erro inato do metabolismo causado pela deficiência severa da atividade da enzima fenilalanina hidroxilase, a qual converte fenilalanina em tirosina. O bloqueio desta hidroxilação resulta em acúmulo tecidual de fenilalanina e seus metabólitos, ácidos fenilpirúvico, feniláctico e fenilacético. Cabe salientar que a concentração cerebral destes metabólitos está correlacionada positivamente aos níveis plasmáticos de fenilalanina. A doença caracteriza-se por sintomas neurológicos graves tais como retardo mental e convulsões. Apesar de ser uma das aminoacidopatias mais freqüentes e mais estudadas, a neuropatologia da fenilcetonúria ainda não é totalmente compreendida. No presente trabalho, foram investigados os efeitos in vitro dos ácidos fenilpirúvico, feniláctico e fenilacético sobre o estresse oxidativo em homogeneizado de cérebro de ratos jovens, a fim de melhor entender o envolvimento destes metabólitos na disfunção neurológica presente na doença. Foram estudados os seguintes parâmetros: quimiluminescência, substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBA-RS), potencial antioxidante total (TRAP), reatividade antioxidante total (TAR), conteúdo de tióis totais e de grupos carbonila, conteúdo de glutationa (GSH), conteúdo de 2’, 7’ diclorofluoresceína (DCF) e atividade das enzimas antioxidantes: catalase (CAT), superóxido dismutase (SOD) e glutationa peroxidase (GSH-Px). Observamos que o ácido fenilpirúvico aumentou a quimiluminescência, o TBA-RS e o conteúdo de grupos carbonila, de maneira dose-dependente, ainda, este ácido reduziu o TRAP, de maneira dose-dependente, e o conteúdo de GSH. O ácido feniláctico aumentou a quimiluminescência e o TBA-RS, diminuiu o TRAP e o conteúdo de GSH. Já, na presença do ácido fenilacético, houve um aumento significativo do TBA-RS e do conteúdo de DCF. Os três metabólitos testados não alteraram a atividade da enzima antioxidante SOD, porém reduziram a atividade da GSH-Px, de maneira dosedependente, e da CAT. Os resultados obtidos mostram que os metabólitos da fenilalanina alteram parâmetros de estresse oxidativo em cérebro de ratos. Aliados a diversos estudos anteriores em modelo animal e em pacientes com fenilcetonúria, que demonstram que a fenilalanina altera parâmetros de estresse oxidativo, nossos resultados indicam que os metabólitos deste aminoácido também podem estar envolvidos na fisiopatologia dos danos cerebrais observados na fenilcetonúria, sugerindo que o benefício de uma suplementação com antioxidantes à dieta dos pacientes seja estudado a fim de prevenir possíveis danos causados por radicais livres. / Phenylketonuria is an inborn error of metabolism caused by severe deficiency of phenylalanine hydroxylase activity, which converts phenylalanine to tyrosine, leading to tissue accumulation of phenylalanine and its metabolites (phenylpyruvic acid, phenyllactic acid and phenylacetic acid). The concentrations of these metabolites into the brain correlate positively with plasma phenylalanine levels. This disease is characterized by serious neurological features, such as mental retardation and seizures. Although phenylketonuria is one of the most frequent and studied aminoacidopatias, the neuropathology of this disease is poorly understood. In the present work, the in vitro effect of the phenylpyruvic acid, phenyllactic acid and phenylacetic acid on oxidative stress were investigated in brain homogenates of young rats, in order to be better understand the involvement of these metabolites in the neurological dysfunction present in this disease. The following parameters were studied: chemiluminescence, thiobarbituric acid reactive substances (TBA-RS), total radical-trapping antioxidant potential (TRAP), total antioxidant reactivity (TAR), total thiol and carbonyl groups, glutathione (GSH), 2’, 7’ dichlorofluorescein (DCF) and the activities of antioxidants enzymes catalase (CAT), superoxide dismutase (SOD), and glutathione peroxidase (GSH-Px). We observed that phenylpyruvic acid increased chemiluminescence, TBA-RS and the content of carbonyl groups (in a dosedependent way) and that this acid reduced TRAP (in a dose-dependent way) and GSH levels. Phenyllactic acid increased chemiluminescence and TBA-RS, and reduced TRAP and GSH levels. Phenylacetic acid increased TBA-RS and the measurement of DCF. Any of the metabolites altered the activity of SOD, whereas all of them reduced the activities of GSH-Px (in a dose-dependent way) and CAT. The results show that phenylalanine metabolites alter many parameters of oxidative stress in brain homogenates of young rats. Other studies have been demonstrated that oxidative stress seems to be involved in phenylketonuric animal models and patients. Taking together, these studies and our results suggest that the benefit of an antioxidant supplementation to the diet of these patients might be studied in order to prevent possible damage produced by free radicals.

A fenilcetonúria (PKU) é causada pela deficiência severa da atividade da fenilalanina hidroxilase (PAH), enzima responsável pela conversão de fenilalanina (Phe) em tirosina (Tyr), levando ao aumento dos níveis sanguíneos e teciduais de Phe, bem como de seus metabólitos fenilpiruvato (PPA), fenilactato (PLA) e fenilacetato (PAA). Os pacientes com PKU apresentam disfunção neurológica severa, manifestando convulsões, retardo mental e psicomotor, sintomas que estão associados ao acúmulo desse aminoácido e seus metabólitos. A restrição dietética, que faz parte do tratamento da PKU, nem sempre é mantida pelos pacientes e pode afetar o status antioxidante devido à restrição de nutrientes. Estudos recentes em ratos e com pacientes fenilcetonúricos mostram que o estresse oxidativo (EO) pode estar envolvido na neurofisiopatologia dessa doença, possivelmente devido ao aumento na produção de espécies reativas, e diminuição das defesas antioxidantes. O cérebro, órgão afetado na doença, é extremamente sensível ao EO devido a baixas defesas antioxidantes, alta concentração de ferro e lipídeos insaturados. Aparentemente o fígado não é afetado na PKU, mas é um importante órgão de detoxificação e reservatório de GSH (tripeptídeo antioxidante). O ácido lipoico (AL) é um potente antioxidante facilmente adquirido da dieta, absorvido pelo organismo e tem sido sugerido em estudos para o tratamento e prevenção de EO em modelos de doenças neurodegenerativas. Um estudo recente demonstrou um efeito protetor do AL contra o EO gerado por uma concentração tóxica de Phe em cérebro de ratos jovens. O objetivo do trabalho foi avaliar o efeito do AL na prevenção do EO gerado em um modelo crônico de PKU induzido por injeções diárias de Phe e α-metilfenilalanina (inibidor da PAH). No presente trabalho, o modelo de hiperfenilalaninemia (HPA) causou, no cérebro, aumento de dano a lipídeos, proteínas e DNA; aumento da atividade da superóxido dismutase e diminuição da atividade da catalase, além de mostrar que essas enzimas podem ter um papel importante neste processo, uma vez que suas atividades são afetadas diretamente pela presença de Phe e seus metabólitos. Também foi possível descrever algumas espécies reativas específicas geradas no processo oxidativo envolvido na HPA, como de H2O2, NO• e O2 •-. E ainda, identificou-se que o EO não está restrito ao cérebro e que o fígado pode ter um papel importante em defesa ao EO encontrado na doença. As enzimas glutationa peroxidase, glutationa redutase, glicose-6-fosfato desidrogenase e o conteúdo total de GSH foram diminuídos pela HPA em cérebro dos animais e a atividade da glutamato cisteína ligase foi aumentada. Já no fígado, todas as enzimas relacionadas ao metabolismo da GSH foram aumentadas pela HPA. O tratamento com AL foi capaz de prevenir as alterações enzimáticas além de impedir o dano a biomoléculas. O AL também preveniu o aumento da produção de H2O2 e NO• no cérebro dos animais submetidos ao tratamento de HPA. Quanto ao metabolismo da GSH, o AL foi capaz de manter as atividades enzimáticas aos níveis do controle além de restaurar a produção de GSH no cérebro dos animais afetados pela HPA. De acordo com os resultados, é possível que um tratamento com antioxidantes seja eficaz na manutenção da homeostasia redox nos pacientes servindo como uma abordagem terapêutica inovadora e adicional ao tratamento dietético já aplicado aos pacientes de PKU. / Phenylketonuria (PKU) is caused by a severe deficiency of phenylalanine hydroxylase (PAH), the enzyme responsible for the conversion of phenylalanine (Phe) to tyrosine (Tyr), leading to increased blood and tissue levels of Phe and its metabolites phenylpyruvate (PPA), phenylactate (PLA) and phenylacetate (PAA). Patients with PKU have severe neurological dysfunction, characterized by seizures, mental retardation and psychomotor symptoms that are associated with the accumulation of this amino acid and its metabolites. A restrict diet important for PKU treatment, is not always maintained by patients and this can affect the antioxidant status due to nutrient limitation. Recent studies in rats and patients with PKU show that oxidative stress may be involved in the neuropathophysiology of this disease, possibly due to increased production of reactive oxygen species and decreased antioxidant defenses. The brain, organ affected in the disease, is extremely sensitive to oxidative stress due to low antioxidant defenses and high concentrations of Fe and unsaturated lipids. Apparently, the liver is not affected in PKU, but it is an important organ of detoxification and GSH reservoir (tripeptide antioxidant). Lipoic acid (LA) is a potent antioxidant easily acquired from the diet, absorbed by the body and has been suggested for the treatment and prevention of oxidative stress in different neurodegenerative diseases in many studies. A recent study showed a protective effect of LA against the oxidative stress generated by a toxic concentration of Phe in the brain of young rats. The aim of this study was to evaluate the effect of LA in preventing the oxidative stress generated in a chronic model of PKU induced by daily injections of Phe and α-methylphenylalanine (PAH inhibitor) for 7 days. The hyperphenylalaninemia (HPA) model caused in brain an increase of damage to lipids, proteins and DNA; increased superoxide dismutase activity and decreased catalase activity, showing that these enzymes may play an important role in this process, since their activities are directly affected by the presence of Phe and its metabolites. It was also reported some specific reactive species generated in the oxidation process involved in HPA as H2O2 , NO• and O2 • -. In addition, it was found that oxidative stress is not restricted to the brain, and the liver may play an important role in defense to oxidative stress found in the disease. Activities of glutathione peroxidase, glutathione reductase, glucose-6-phosphate dehydrogenase and total content of GSH were decreased by the HPA in the brain of animals and the activity of GCL was increased. In the liver, all enzymes related to GSH metabolism were increased by the HPA. Treatment with LA was able to prevent the enzymatic changes in addition to preventing damage to biomolecules. The overproduction of H2O2 and NO• by HPA model was inhibited by LA treatment. Regarding to GSH metabolism, LA was able to maintain enzyme activities and GSH production at control levels in the brain of animals affected by HPA. According to our results, it is possible that a treatment with antioxidants is effective in maintaining redox homeostasis in patients and may be a novel therapeutic approach additional to dietary treatment already applied to PKU patients.

El temblor en la fenilcetonuria es un trastorno del movimiento muy prevalente entre pacientes de diagnóstico precoz y tardío. Se trata de un temblor rápido y muy regular, localizado fundamentalmente en extremidades superiores, cuya amplitud aumenta con el movimiento sobre todo en los pacientes de diagnóstico tardío, en quienes puede causar una discapacidad para las tareas cotidianas. Los datos neurofisiológicos sugieren que el temblor está causado por una disfunción de circuitos neuronales a nivel del sistema nervioso central, pudiendo ser considerado como un indicador de daño cerebral. El temblor en la PKU se asocia a un descenso en las concentraciones plasmáticas de CoQ10 en los pacientes con un adecuado control metabólico, así como a una edad tardía de diagnóstico de la enfermedad. Debido a la asociación descrita entre el déficit de CoQ10 y el aumento del estrés oxidativo en la PKU, nuestros resultados sugieren que el déficit de coenzima Q10 podría actuar induciendo un daño oxidativo a nivel de los circuitos implicados en la fisiopatología del temblor en estos enfermos. Los pacientes fenilcetonúricos en tratamiento dietético presentan alteraciones significativas en el volumen de la sustancia blanca y sustancia gris, cuya aparición está relacionada con la duración y el adecuado cumplimiento del tratamiento dietético. Existe una distribución específica de esta pérdida de volumen a nivel de las áreas motoras corticales, ganglios basales y sustancia blanca periventricular, cuyo significado clínico deberá ser ampliado en futuros trabajos. En cuanto a las nuevas opciones terapéuticas en la PKU, la prueba de sobrecarga combinada con Phe/BH4 es una herramienta muy útil para la selección de los pacientes candidatos a iniciar un tratamiento con BH4. Considerando lo difícil que resulta predecir la respuesta a la BH4 a partir del genotipo, recomendamos realizar la prueba de sobrecarga a todos los pacientes PKU, exceptuando solo aquellos pacientes con mutaciones nulas en ambos alelos. Finalmente, consideramos que el tratamiento con BH4 es seguro y eficaz en un grupo seleccionado de pacientes PKU con fenotipos leves y moderados. La utilización de dosis bajas de BH4 permite liberalizar la dieta y retirar la fórmula especial, garantizando un desarrollo nutricional y cognitivo adecuados sin que se hayan observado efectos indeseados. En conclusión, pese a un adecuado control metabólico, los pacientes fenilcetonúricos en tratamiento dietético presentan signos clínicos de disfunción neurológica así como anomalías estructurales en el parénquima cerebral. En su origen están implicados múltiples factores; en primer lugar relacionados con el inicio, la duración y el adecuado cumplimiento dietético, pero también alteraciones metabólicas secundarias como el déficit de CoQ10 y el aumento del estrés oxidativo. El tratamiento con tetrahidrobiopterina representa una alternativa terapéutica a la dieta restrictiva en Phe en un grupo seleccionado de pacientes con fenotipos leves y moderados, en quienes permite optimizar el control metabólico y garantizar un adecuado desarrollo cognitivo y nutricional. / BRAIN INJURY IN PHENYLKETONURIA: PATHOPHYSIOLOGY AND NOVEL THERAPEUTIC APPROACH” Tremor is a common sign in phenylketonuric patients under dietary treatment. It is more frequent and severe among late-treated PKU patients. The cause of tremor is unknown, but neurophysiological data suggest that it is more dependen ton abnormalities in central nervous system neural networks than on peripheral circuits involving mechanical oscillations. If such is the case, tremor may be an index of cerebral damage in PKU patients. Tremor is associated with low concentrations of CoQ10 in patients under dietary treatment, potentially leading to increased oxidative stress damage in central neural networks. Treated patients may show significant gray and white matter volume changes related to the duration and strict observation of dietary treatment. Voxel-based maps revealed a significant gray and white matter reduction in motor and premotor cortex, thalamus and periventricular white matter. Further studies are needed to investigate whether the presence of neurologic symptoms may be explained by specific anatomic alterations. Regarding new therapeutic options in PKU, we found that Phe/BH4 loeading should be recommended for al PKU patients before starting BH4 therapy considering the difficulties in predicting a good response on the basis of patients genotype. Finally, our data confirm that BH4 is a safe and effective therapy in a selected group of mild and moderate PKU patients. Low doses of BH4 in monoteraphy allow for withdrawal of the special formula and guarantee a good clinical and nutritional outcome with no adverse side effects in PKU patients.

A fenilcetonúria (PKU) é causada pela deficiência severa da atividade da fenilalanina hidroxilase (PAH), enzima responsável pela conversão de fenilalanina (Phe) em tirosina (Tyr), levando ao aumento dos níveis sanguíneos e teciduais de Phe, bem como de seus metabólitos fenilpiruvato (PPA), fenilactato (PLA) e fenilacetato (PAA). Os pacientes com PKU apresentam disfunção neurológica severa, manifestando convulsões, retardo mental e psicomotor, sintomas que estão associados ao acúmulo desse aminoácido e seus metabólitos. A restrição dietética, que faz parte do tratamento da PKU, nem sempre é mantida pelos pacientes e pode afetar o status antioxidante devido à restrição de nutrientes. Estudos recentes em ratos e com pacientes fenilcetonúricos mostram que o estresse oxidativo (EO) pode estar envolvido na neurofisiopatologia dessa doença, possivelmente devido ao aumento na produção de espécies reativas, e diminuição das defesas antioxidantes. O cérebro, órgão afetado na doença, é extremamente sensível ao EO devido a baixas defesas antioxidantes, alta concentração de ferro e lipídeos insaturados. Aparentemente o fígado não é afetado na PKU, mas é um importante órgão de detoxificação e reservatório de GSH (tripeptídeo antioxidante). O ácido lipoico (AL) é um potente antioxidante facilmente adquirido da dieta, absorvido pelo organismo e tem sido sugerido em estudos para o tratamento e prevenção de EO em modelos de doenças neurodegenerativas. Um estudo recente demonstrou um efeito protetor do AL contra o EO gerado por uma concentração tóxica de Phe em cérebro de ratos jovens. O objetivo do trabalho foi avaliar o efeito do AL na prevenção do EO gerado em um modelo crônico de PKU induzido por injeções diárias de Phe e α-metilfenilalanina (inibidor da PAH). No presente trabalho, o modelo de hiperfenilalaninemia (HPA) causou, no cérebro, aumento de dano a lipídeos, proteínas e DNA; aumento da atividade da superóxido dismutase e diminuição da atividade da catalase, além de mostrar que essas enzimas podem ter um papel importante neste processo, uma vez que suas atividades são afetadas diretamente pela presença de Phe e seus metabólitos. Também foi possível descrever algumas espécies reativas específicas geradas no processo oxidativo envolvido na HPA, como de H2O2, NO• e O2 •-. E ainda, identificou-se que o EO não está restrito ao cérebro e que o fígado pode ter um papel importante em defesa ao EO encontrado na doença. As enzimas glutationa peroxidase, glutationa redutase, glicose-6-fosfato desidrogenase e o conteúdo total de GSH foram diminuídos pela HPA em cérebro dos animais e a atividade da glutamato cisteína ligase foi aumentada. Já no fígado, todas as enzimas relacionadas ao metabolismo da GSH foram aumentadas pela HPA. O tratamento com AL foi capaz de prevenir as alterações enzimáticas além de impedir o dano a biomoléculas. O AL também preveniu o aumento da produção de H2O2 e NO• no cérebro dos animais submetidos ao tratamento de HPA. Quanto ao metabolismo da GSH, o AL foi capaz de manter as atividades enzimáticas aos níveis do controle além de restaurar a produção de GSH no cérebro dos animais afetados pela HPA. De acordo com os resultados, é possível que um tratamento com antioxidantes seja eficaz na manutenção da homeostasia redox nos pacientes servindo como uma abordagem terapêutica inovadora e adicional ao tratamento dietético já aplicado aos pacientes de PKU. / Phenylketonuria (PKU) is caused by a severe deficiency of phenylalanine hydroxylase (PAH), the enzyme responsible for the conversion of phenylalanine (Phe) to tyrosine (Tyr), leading to increased blood and tissue levels of Phe and its metabolites phenylpyruvate (PPA), phenylactate (PLA) and phenylacetate (PAA). Patients with PKU have severe neurological dysfunction, characterized by seizures, mental retardation and psychomotor symptoms that are associated with the accumulation of this amino acid and its metabolites. A restrict diet important for PKU treatment, is not always maintained by patients and this can affect the antioxidant status due to nutrient limitation. Recent studies in rats and patients with PKU show that oxidative stress may be involved in the neuropathophysiology of this disease, possibly due to increased production of reactive oxygen species and decreased antioxidant defenses. The brain, organ affected in the disease, is extremely sensitive to oxidative stress due to low antioxidant defenses and high concentrations of Fe and unsaturated lipids. Apparently, the liver is not affected in PKU, but it is an important organ of detoxification and GSH reservoir (tripeptide antioxidant). Lipoic acid (LA) is a potent antioxidant easily acquired from the diet, absorbed by the body and has been suggested for the treatment and prevention of oxidative stress in different neurodegenerative diseases in many studies. A recent study showed a protective effect of LA against the oxidative stress generated by a toxic concentration of Phe in the brain of young rats. The aim of this study was to evaluate the effect of LA in preventing the oxidative stress generated in a chronic model of PKU induced by daily injections of Phe and α-methylphenylalanine (PAH inhibitor) for 7 days. The hyperphenylalaninemia (HPA) model caused in brain an increase of damage to lipids, proteins and DNA; increased superoxide dismutase activity and decreased catalase activity, showing that these enzymes may play an important role in this process, since their activities are directly affected by the presence of Phe and its metabolites. It was also reported some specific reactive species generated in the oxidation process involved in HPA as H2O2 , NO• and O2 • -. In addition, it was found that oxidative stress is not restricted to the brain, and the liver may play an important role in defense to oxidative stress found in the disease. Activities of glutathione peroxidase, glutathione reductase, glucose-6-phosphate dehydrogenase and total content of GSH were decreased by the HPA in the brain of animals and the activity of GCL was increased. In the liver, all enzymes related to GSH metabolism were increased by the HPA. Treatment with LA was able to prevent the enzymatic changes in addition to preventing damage to biomolecules. The overproduction of H2O2 and NO• by HPA model was inhibited by LA treatment. Regarding to GSH metabolism, LA was able to maintain enzyme activities and GSH production at control levels in the brain of animals affected by HPA. According to our results, it is possible that a treatment with antioxidants is effective in maintaining redox homeostasis in patients and may be a novel therapeutic approach additional to dietary treatment already applied to PKU patients.

Fenilcetonúria (PKU) é um erro inato do metabolismo causado pela deficiência da atividade da enzima fenilalanina hidroxilase, levando ao acúmulo de fenilalanina e seus metabólitos no sangue e tecidos. A hiperfenilalaninemia (HPA) causa danos importantes no cérebro, provavelmente causados por aumento de estresse oxidativo e diminuição da disponibilidade dos outros aminoácidos grandes neutros (LNAA), entre outros mecanismos. Pacientes diagnosticados precocemente também estão sujeitos a estes desequilíbrios. O objetivo deste trabalho foi verificar em ratos: a) o efeito agudo do modelo de HPA na concentração de aminoácidos em plasma e cérebro total, b) o efeito do exercício regular em parâmetros de estresse oxidativo em cérebro total, conteúdo de catecolaminas em supra-renal e aspectos comportamentais na HPA crônica. Para o modelo agudo, os ratos foram divididos nos grupos HPA e Salina (SAL) (n=3). A HPA foi induzida através da administração subcutânea de alfa-metil-fenilalanina e fenilalanina, enquanto o grupo SAL recebeu salina. Os animais foram mortos 1 h após a injeção, no segundo dia de tratamento. Para o modelo crônico, os animais foram distribuídos no grupo Sedentário (Sed) ou Exercício (Exe), e subdivididos em SAL e HPA. Grupos HPA (n=16- 20) foram submetidos ao modelo durante 17 dias, enquanto os grupos SAL (n=16-20) receberam salina. Os grupos Exe realizaram duas semanas de exercício aeróbico com duração diária de 20 min. No 17º dia, 1 h após a injeção, os animais realizaram a primeira exposição ao teste de campo aberto e, 24 h depois, realizaram a segunda sessão. Após, os animais foram mortos e o cérebro total foi homogeneizado para determinação da lipoperoxidação, através do conteúdo de substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBA-RS), e atividade das enzimas antioxidantes superóxido dismutase (SOD), catalase (CAT) e glutationa peroxidase (GPx). As glândulas supra-renais foram coletadas para análise de conteúdo de catecolaminas. O efeito agudo de HPA causou aumento de fenilalanina e diminuição de tirosina em plasma e cérebro, bem como diminuiu os níveis dos outros LNAA apenas no cérebro. Cronicamente, a HPA causou aumento de TBA-RS e SOD, e redução de CAT, GPx e conteúdo de catecolaminas. O exercício foi capaz de reverter todas as alterações encontradas no grupo HPA, exceto para a SOD. Quanto aos parâmetros comportamentais, a HPA causou diminuição na memória de habituação e o exercício regular preveniu esta alteração. Nenhuma alteração foi encontrada no grupo ExeSAL. Os ratos hiperfenilalaninêmicos foram mais responsivos aos benefícios produzidos pelo exercício regular. O treinamento físico parece ser uma estratégia interessante a ser estudada para a restauração do sistema antioxidante e de alterações comportamentais que ocorrem na PKU. / Phenylketonuria (PKU) is an inborn error of metabolism caused by deficiency of phenylalanine hydroxylase, resulting in accumulation of phenylalanine and its metabolites in blood and tissues. Hyperphenylalaninemia (HPA) causes serious damage in the brain probably due to increased oxidative stress and decreased availability of other large neutral amino acids (LNAA), among other mechanisms. Patients early diagnosed are also subject to these imbalances. The objective of this study was to evaluate: a) the effect of acute HPA model on the concentration of LNAA in plasma and total brain, b) the effect of regular exercise on parameters of oxidative stress in total brain, catecholamine content in suprarenal and behavioral aspects in a chronic HPA model. HPA was induced by subcutaneous administration of alpha-methylphenylalanine and phenylalanine, while SAL group received saline. For the acute model, rats were divided into groups Saline (SAL) and HPA (n = 3). Animals were killed 1 h after last injection, at the second day of treatment. For the chronic model, animals were divided into sedentary group (Sed) or exercise group (Exe), and subdivided into SAL (n=16-20) and HPA (n=16-20). Administration continued as long as 17 days. Exe groups performed two weeks of daily aerobic exercise lasting 20 min. At the 17th day, 1 h after injection, the animals performed the first exposure to open field task, and 24 h later, performed the second session. After that, animals were killed and the whole brain was homogenized to evaluate lipid peroxidation through the content of thiobarbituric acid reactive substances (TBA-RS), and activity of antioxidant enzymes superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT), and glutathione peroxidase (GPx). Suprarenal glands were collected for catecholamine content analysis. Acute HPA increased phenylalanine and decreased tyrosine in plasma and brain as well as decreased levels of other LNAA in the brain. Chronically, HPA increased TBA-RS and SOD activity, and reduced CAT and GPx activities in the brain and reduced catecholamine content into suprarenal. Regular exercise was able to prevent all the alterations found in HPA group, except for SOD activity. Regarding the behavioral data, HPA caused a decrease of habituation memory and regular exercise prevented this change. Exercise per se (ExeSAL group) produced no changes. HPA rats were more responsive to the benefits produced by regular exercise. Physical training appears to be an interesting strategy to be studied for the restoration of the antioxidant system and the behavioral changes that occur in PKU.

A fenilcetonúria (PKU) é causada pela deficiência severa da atividade da fenilalanina hidroxilase (PAH), enzima responsável pela conversão de fenilalanina (Phe) em tirosina (Tyr), levando ao aumento dos níveis sanguíneos e teciduais de Phe, bem como de seus metabólitos fenilpiruvato (PPA), fenilactato (PLA) e fenilacetato (PAA). Os pacientes com PKU apresentam disfunção neurológica severa, manifestando convulsões, retardo mental e psicomotor, sintomas que estão associados ao acúmulo desse aminoácido e seus metabólitos. A restrição dietética, que faz parte do tratamento da PKU, nem sempre é mantida pelos pacientes e pode afetar o status antioxidante devido à restrição de nutrientes. Estudos recentes em ratos e com pacientes fenilcetonúricos mostram que o estresse oxidativo (EO) pode estar envolvido na neurofisiopatologia dessa doença, possivelmente devido ao aumento na produção de espécies reativas, e diminuição das defesas antioxidantes. O cérebro, órgão afetado na doença, é extremamente sensível ao EO devido a baixas defesas antioxidantes, alta concentração de ferro e lipídeos insaturados. Aparentemente o fígado não é afetado na PKU, mas é um importante órgão de detoxificação e reservatório de GSH (tripeptídeo antioxidante). O ácido lipoico (AL) é um potente antioxidante facilmente adquirido da dieta, absorvido pelo organismo e tem sido sugerido em estudos para o tratamento e prevenção de EO em modelos de doenças neurodegenerativas. Um estudo recente demonstrou um efeito protetor do AL contra o EO gerado por uma concentração tóxica de Phe em cérebro de ratos jovens. O objetivo do trabalho foi avaliar o efeito do AL na prevenção do EO gerado em um modelo crônico de PKU induzido por injeções diárias de Phe e α-metilfenilalanina (inibidor da PAH). No presente trabalho, o modelo de hiperfenilalaninemia (HPA) causou, no cérebro, aumento de dano a lipídeos, proteínas e DNA; aumento da atividade da superóxido dismutase e diminuição da atividade da catalase, além de mostrar que essas enzimas podem ter um papel importante neste processo, uma vez que suas atividades são afetadas diretamente pela presença de Phe e seus metabólitos. Também foi possível descrever algumas espécies reativas específicas geradas no processo oxidativo envolvido na HPA, como de H2O2, NO• e O2 •-. E ainda, identificou-se que o EO não está restrito ao cérebro e que o fígado pode ter um papel importante em defesa ao EO encontrado na doença. As enzimas glutationa peroxidase, glutationa redutase, glicose-6-fosfato desidrogenase e o conteúdo total de GSH foram diminuídos pela HPA em cérebro dos animais e a atividade da glutamato cisteína ligase foi aumentada. Já no fígado, todas as enzimas relacionadas ao metabolismo da GSH foram aumentadas pela HPA. O tratamento com AL foi capaz de prevenir as alterações enzimáticas além de impedir o dano a biomoléculas. O AL também preveniu o aumento da produção de H2O2 e NO• no cérebro dos animais submetidos ao tratamento de HPA. Quanto ao metabolismo da GSH, o AL foi capaz de manter as atividades enzimáticas aos níveis do controle além de restaurar a produção de GSH no cérebro dos animais afetados pela HPA. De acordo com os resultados, é possível que um tratamento com antioxidantes seja eficaz na manutenção da homeostasia redox nos pacientes servindo como uma abordagem terapêutica inovadora e adicional ao tratamento dietético já aplicado aos pacientes de PKU. / Phenylketonuria (PKU) is caused by a severe deficiency of phenylalanine hydroxylase (PAH), the enzyme responsible for the conversion of phenylalanine (Phe) to tyrosine (Tyr), leading to increased blood and tissue levels of Phe and its metabolites phenylpyruvate (PPA), phenylactate (PLA) and phenylacetate (PAA). Patients with PKU have severe neurological dysfunction, characterized by seizures, mental retardation and psychomotor symptoms that are associated with the accumulation of this amino acid and its metabolites. A restrict diet important for PKU treatment, is not always maintained by patients and this can affect the antioxidant status due to nutrient limitation. Recent studies in rats and patients with PKU show that oxidative stress may be involved in the neuropathophysiology of this disease, possibly due to increased production of reactive oxygen species and decreased antioxidant defenses. The brain, organ affected in the disease, is extremely sensitive to oxidative stress due to low antioxidant defenses and high concentrations of Fe and unsaturated lipids. Apparently, the liver is not affected in PKU, but it is an important organ of detoxification and GSH reservoir (tripeptide antioxidant). Lipoic acid (LA) is a potent antioxidant easily acquired from the diet, absorbed by the body and has been suggested for the treatment and prevention of oxidative stress in different neurodegenerative diseases in many studies. A recent study showed a protective effect of LA against the oxidative stress generated by a toxic concentration of Phe in the brain of young rats. The aim of this study was to evaluate the effect of LA in preventing the oxidative stress generated in a chronic model of PKU induced by daily injections of Phe and α-methylphenylalanine (PAH inhibitor) for 7 days. The hyperphenylalaninemia (HPA) model caused in brain an increase of damage to lipids, proteins and DNA; increased superoxide dismutase activity and decreased catalase activity, showing that these enzymes may play an important role in this process, since their activities are directly affected by the presence of Phe and its metabolites. It was also reported some specific reactive species generated in the oxidation process involved in HPA as H2O2 , NO• and O2 • -. In addition, it was found that oxidative stress is not restricted to the brain, and the liver may play an important role in defense to oxidative stress found in the disease. Activities of glutathione peroxidase, glutathione reductase, glucose-6-phosphate dehydrogenase and total content of GSH were decreased by the HPA in the brain of animals and the activity of GCL was increased. In the liver, all enzymes related to GSH metabolism were increased by the HPA. Treatment with LA was able to prevent the enzymatic changes in addition to preventing damage to biomolecules. The overproduction of H2O2 and NO• by HPA model was inhibited by LA treatment. Regarding to GSH metabolism, LA was able to maintain enzyme activities and GSH production at control levels in the brain of animals affected by HPA. According to our results, it is possible that a treatment with antioxidants is effective in maintaining redox homeostasis in patients and may be a novel therapeutic approach additional to dietary treatment already applied to PKU patients.

Fenilcetonúria (PKU) é um erro inato do metabolismo causado pela deficiência da atividade da enzima fenilalanina hidroxilase, levando ao acúmulo de fenilalanina e seus metabólitos no sangue e tecidos. A hiperfenilalaninemia (HPA) causa danos importantes no cérebro, provavelmente causados por aumento de estresse oxidativo e diminuição da disponibilidade dos outros aminoácidos grandes neutros (LNAA), entre outros mecanismos. Pacientes diagnosticados precocemente também estão sujeitos a estes desequilíbrios. O objetivo deste trabalho foi verificar em ratos: a) o efeito agudo do modelo de HPA na concentração de aminoácidos em plasma e cérebro total, b) o efeito do exercício regular em parâmetros de estresse oxidativo em cérebro total, conteúdo de catecolaminas em supra-renal e aspectos comportamentais na HPA crônica. Para o modelo agudo, os ratos foram divididos nos grupos HPA e Salina (SAL) (n=3). A HPA foi induzida através da administração subcutânea de alfa-metil-fenilalanina e fenilalanina, enquanto o grupo SAL recebeu salina. Os animais foram mortos 1 h após a injeção, no segundo dia de tratamento. Para o modelo crônico, os animais foram distribuídos no grupo Sedentário (Sed) ou Exercício (Exe), e subdivididos em SAL e HPA. Grupos HPA (n=16- 20) foram submetidos ao modelo durante 17 dias, enquanto os grupos SAL (n=16-20) receberam salina. Os grupos Exe realizaram duas semanas de exercício aeróbico com duração diária de 20 min. No 17º dia, 1 h após a injeção, os animais realizaram a primeira exposição ao teste de campo aberto e, 24 h depois, realizaram a segunda sessão. Após, os animais foram mortos e o cérebro total foi homogeneizado para determinação da lipoperoxidação, através do conteúdo de substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBA-RS), e atividade das enzimas antioxidantes superóxido dismutase (SOD), catalase (CAT) e glutationa peroxidase (GPx). As glândulas supra-renais foram coletadas para análise de conteúdo de catecolaminas. O efeito agudo de HPA causou aumento de fenilalanina e diminuição de tirosina em plasma e cérebro, bem como diminuiu os níveis dos outros LNAA apenas no cérebro. Cronicamente, a HPA causou aumento de TBA-RS e SOD, e redução de CAT, GPx e conteúdo de catecolaminas. O exercício foi capaz de reverter todas as alterações encontradas no grupo HPA, exceto para a SOD. Quanto aos parâmetros comportamentais, a HPA causou diminuição na memória de habituação e o exercício regular preveniu esta alteração. Nenhuma alteração foi encontrada no grupo ExeSAL. Os ratos hiperfenilalaninêmicos foram mais responsivos aos benefícios produzidos pelo exercício regular. O treinamento físico parece ser uma estratégia interessante a ser estudada para a restauração do sistema antioxidante e de alterações comportamentais que ocorrem na PKU. / Phenylketonuria (PKU) is an inborn error of metabolism caused by deficiency of phenylalanine hydroxylase, resulting in accumulation of phenylalanine and its metabolites in blood and tissues. Hyperphenylalaninemia (HPA) causes serious damage in the brain probably due to increased oxidative stress and decreased availability of other large neutral amino acids (LNAA), among other mechanisms. Patients early diagnosed are also subject to these imbalances. The objective of this study was to evaluate: a) the effect of acute HPA model on the concentration of LNAA in plasma and total brain, b) the effect of regular exercise on parameters of oxidative stress in total brain, catecholamine content in suprarenal and behavioral aspects in a chronic HPA model. HPA was induced by subcutaneous administration of alpha-methylphenylalanine and phenylalanine, while SAL group received saline. For the acute model, rats were divided into groups Saline (SAL) and HPA (n = 3). Animals were killed 1 h after last injection, at the second day of treatment. For the chronic model, animals were divided into sedentary group (Sed) or exercise group (Exe), and subdivided into SAL (n=16-20) and HPA (n=16-20). Administration continued as long as 17 days. Exe groups performed two weeks of daily aerobic exercise lasting 20 min. At the 17th day, 1 h after injection, the animals performed the first exposure to open field task, and 24 h later, performed the second session. After that, animals were killed and the whole brain was homogenized to evaluate lipid peroxidation through the content of thiobarbituric acid reactive substances (TBA-RS), and activity of antioxidant enzymes superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT), and glutathione peroxidase (GPx). Suprarenal glands were collected for catecholamine content analysis. Acute HPA increased phenylalanine and decreased tyrosine in plasma and brain as well as decreased levels of other LNAA in the brain. Chronically, HPA increased TBA-RS and SOD activity, and reduced CAT and GPx activities in the brain and reduced catecholamine content into suprarenal. Regular exercise was able to prevent all the alterations found in HPA group, except for SOD activity. Regarding the behavioral data, HPA caused a decrease of habituation memory and regular exercise prevented this change. Exercise per se (ExeSAL group) produced no changes. HPA rats were more responsive to the benefits produced by regular exercise. Physical training appears to be an interesting strategy to be studied for the restoration of the antioxidant system and the behavioral changes that occur in PKU.

Fenilcetonúria (PKU) é um erro inato do metabolismo causado pela deficiência da atividade da enzima fenilalanina hidroxilase, levando ao acúmulo de fenilalanina e seus metabólitos no sangue e tecidos. A hiperfenilalaninemia (HPA) causa danos importantes no cérebro, provavelmente causados por aumento de estresse oxidativo e diminuição da disponibilidade dos outros aminoácidos grandes neutros (LNAA), entre outros mecanismos. Pacientes diagnosticados precocemente também estão sujeitos a estes desequilíbrios. O objetivo deste trabalho foi verificar em ratos: a) o efeito agudo do modelo de HPA na concentração de aminoácidos em plasma e cérebro total, b) o efeito do exercício regular em parâmetros de estresse oxidativo em cérebro total, conteúdo de catecolaminas em supra-renal e aspectos comportamentais na HPA crônica. Para o modelo agudo, os ratos foram divididos nos grupos HPA e Salina (SAL) (n=3). A HPA foi induzida através da administração subcutânea de alfa-metil-fenilalanina e fenilalanina, enquanto o grupo SAL recebeu salina. Os animais foram mortos 1 h após a injeção, no segundo dia de tratamento. Para o modelo crônico, os animais foram distribuídos no grupo Sedentário (Sed) ou Exercício (Exe), e subdivididos em SAL e HPA. Grupos HPA (n=16- 20) foram submetidos ao modelo durante 17 dias, enquanto os grupos SAL (n=16-20) receberam salina. Os grupos Exe realizaram duas semanas de exercício aeróbico com duração diária de 20 min. No 17º dia, 1 h após a injeção, os animais realizaram a primeira exposição ao teste de campo aberto e, 24 h depois, realizaram a segunda sessão. Após, os animais foram mortos e o cérebro total foi homogeneizado para determinação da lipoperoxidação, através do conteúdo de substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBA-RS), e atividade das enzimas antioxidantes superóxido dismutase (SOD), catalase (CAT) e glutationa peroxidase (GPx). As glândulas supra-renais foram coletadas para análise de conteúdo de catecolaminas. O efeito agudo de HPA causou aumento de fenilalanina e diminuição de tirosina em plasma e cérebro, bem como diminuiu os níveis dos outros LNAA apenas no cérebro. Cronicamente, a HPA causou aumento de TBA-RS e SOD, e redução de CAT, GPx e conteúdo de catecolaminas. O exercício foi capaz de reverter todas as alterações encontradas no grupo HPA, exceto para a SOD. Quanto aos parâmetros comportamentais, a HPA causou diminuição na memória de habituação e o exercício regular preveniu esta alteração. Nenhuma alteração foi encontrada no grupo ExeSAL. Os ratos hiperfenilalaninêmicos foram mais responsivos aos benefícios produzidos pelo exercício regular. O treinamento físico parece ser uma estratégia interessante a ser estudada para a restauração do sistema antioxidante e de alterações comportamentais que ocorrem na PKU. / Phenylketonuria (PKU) is an inborn error of metabolism caused by deficiency of phenylalanine hydroxylase, resulting in accumulation of phenylalanine and its metabolites in blood and tissues. Hyperphenylalaninemia (HPA) causes serious damage in the brain probably due to increased oxidative stress and decreased availability of other large neutral amino acids (LNAA), among other mechanisms. Patients early diagnosed are also subject to these imbalances. The objective of this study was to evaluate: a) the effect of acute HPA model on the concentration of LNAA in plasma and total brain, b) the effect of regular exercise on parameters of oxidative stress in total brain, catecholamine content in suprarenal and behavioral aspects in a chronic HPA model. HPA was induced by subcutaneous administration of alpha-methylphenylalanine and phenylalanine, while SAL group received saline. For the acute model, rats were divided into groups Saline (SAL) and HPA (n = 3). Animals were killed 1 h after last injection, at the second day of treatment. For the chronic model, animals were divided into sedentary group (Sed) or exercise group (Exe), and subdivided into SAL (n=16-20) and HPA (n=16-20). Administration continued as long as 17 days. Exe groups performed two weeks of daily aerobic exercise lasting 20 min. At the 17th day, 1 h after injection, the animals performed the first exposure to open field task, and 24 h later, performed the second session. After that, animals were killed and the whole brain was homogenized to evaluate lipid peroxidation through the content of thiobarbituric acid reactive substances (TBA-RS), and activity of antioxidant enzymes superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT), and glutathione peroxidase (GPx). Suprarenal glands were collected for catecholamine content analysis. Acute HPA increased phenylalanine and decreased tyrosine in plasma and brain as well as decreased levels of other LNAA in the brain. Chronically, HPA increased TBA-RS and SOD activity, and reduced CAT and GPx activities in the brain and reduced catecholamine content into suprarenal. Regular exercise was able to prevent all the alterations found in HPA group, except for SOD activity. Regarding the behavioral data, HPA caused a decrease of habituation memory and regular exercise prevented this change. Exercise per se (ExeSAL group) produced no changes. HPA rats were more responsive to the benefits produced by regular exercise. Physical training appears to be an interesting strategy to be studied for the restoration of the antioxidant system and the behavioral changes that occur in PKU.