Made available in DSpace on 2014-06-12T18:31:31Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo8062_1.pdf: 265267 bytes, checksum: 4319d8eefd697cd6952b6f4732a756eb (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2003 / A radiação ultravioleta constitue-se no mais importante fator ambiental que altera a estrutura e função da pele humana. Pelo seu potencial efeito depressor da imunidade mediada por células e modulador da resposta imune, de determinação genética, tem sido objeto de estudos em algumas doenças infecciosas especialmente naquelas cuja imunidade mediada por células (CMI, cell mediated immunity) está intimamente relacionada à capacidade do organismo em combater patógenos intracelulares como o M.leprae, agente causador da Hanseníase. A Hanseníase(MH) é doença infecciosa, predominantemente neuro-cutânea, de comportamento crônico, caracterizada pelo amplo espectro de apresentação clínica, com pólos estáveis Tuberculóide (MHTT), de grande resistência imunológica do indivíduo e doença localizada, e Virchowiano(MHVV) que pode apresentar disseminação da doença para outros órgãos e tecidos, devido à aparente completa ausência de resistência. Em países tropicais, nos quais encontram-se altos índices de prevalência da doença, prováveis condições ambientais, incluindo a exposição à radiação ultravioleta (RUV), podem atuar como fatores de risco para a MH. Estes fatores motivaram-nos a desenvolver um estudo de caso-controle para verificar se há associação entre o traço genético de suscetibilidade ou resistência à radiação ultravioleta e as formas polares da Hanseníase MHVV(casos) e MHTT(controles), respectivamente. Para tal realizamos busca ativa de pessoas portadoras de MH em diversas comunidades em Recife-PE-Brasil e São Lourenço da Mata (Região Metropolitana de Recife), selecionando pessoas portadoras das formas polares da MH da classificação de Ridley e Jopling-1962, totalizando 38 pessoas portadoras da MHV/casos(30,4%) e 87 pessoas portadoras da MHT/controles(69,6%). Foram excluídas pessoas portadoras ou com antecedente de câncer de pele e/ou herpes simples recidivante (nestas a UVB-Susceptibilidade já é considerada marcador de risco), portadores de doenças auto-imunes, uso de imunossupressores, desnutridos e em quadros reacionais. Em todos procedemos aos testes para determinação do traço fenotípico de UVB-Suscetibilidade ou UVB-Resistência, pela aplicação de disco embebido em Dinitroclorobenzeno(DNCB) a 2% em área previamente irradiada (24 horas) com duas vezes a Dose Eritematosa Mínima(DEM). Após 21 dias, foi aplicado em região escapular (área não exposta à irradiação solar) disco semelhante embebido em DNCB a 0,05%, para verificar se a sensibilização havia se processado. As pessoas que apresentaram reação positiva ao DNCB a 0,05% foram consideradas resistentes (UVB-Resistentes), o oposto podendo ser considerado para aqueles que não desenvolveram resposta(UVB-Suscetíveis). A freqüência encontrada de UVB-S foi de 24 pessoas (60,3%) no grupo de portadores de MHVV(casos) e de 30 pessoas (30,4%) no grupo MHTT(controles), diferença estatisticamente significativa (x2=7,73 p=0,005), sugerindo que a UVBSuscetibilidade pode se constituir em fator de risco para o desenvolvimento da forma Virchowiana da MH

Tres estratègies adreçades a aportar una major perspectiva en el camp de la teràpia fotodinámica antimicrobiana comprenen la primera part de la tesi. En una primera aproximació, sis fotosensibilitzadors catiònics, amb diferent càrrega elèctrica neta i estructura, han estat caracteritzats en dissolució i les seves propietats fotoinactivadores provades contra diferents tipus de microorganismes. En una segona aproximació, conjugats entre un fotosensibilitzador i el pèptid antimicrobià Apidaecina 1b han estat analitzats fotofísica i mecanísticament, i les seves propietats correlacionades amb la seva habilitat fotosensibilitzadora en bacteris. En l'última aproximació, dues proteïnes fluorescents –TagRFP i miniSOG- han estat expressades en E. coli i s'ha estudiat la seva fototoxicitat així com el seu mecanisme d'acció. A més, s'ha reevaluat i estudiat en detall la capacitat de miniSOG per fotosensibilitzar la formació d'oxigen singlet. En la segona part de la tesi, l'interès s'ha centrat en la detecció d'oxigen singlet. En la primera secció, s'ha avaluat la capacitat de detecció en dissolució d'una nova díada composta per un naftoxazol i una trampa química d'oxigen singlet. En l'última secció, es desenvolupa, prova i discuteix la viabilitat de nanopartícules de poliacrilamida com a plataforma potencial per a la detecció d'oxigen singlet en sistemes intracel•lulars. / Tres estrategias destinadas a aportar una mayor perspectiva en el campo de la terapia fotodinámica antimicrobiana componen la primera parte de la tesis. En una primera aproximación, seis fotosensibilizadores catiónicos, con distinta carga eléctrica neta y estructura, han sido caracterizados en disolución y sus propiedades fotoinactivadoras probadas contra diferentes tipos de microorganismos. En una segunda aproximación, conjugados entre un fotosensibilizador y el péptido antimicrobiano Apidaecina 1b han sido analizados fotofísica y mecanísticamente, y sus propiedades correlacionadas con su habilidad fotosensibilizadora en bacterias. En la última aproximación, dos proteínas fluorescentes –TagRFP y miniSOG- han sido expresadas en E. coli y se ha estudiado su fototoxicidad así como su mecanismo de acción. Además, se ha reevaluado y estudiado en detalle la capacidad de miniSOG para fotosensibilizar la formación de oxígeno singlete. En la segunda parte de la tesis, el interés se ha centrado en la detección de oxígeno singlete. En la primera sección, se ha evaluado la capacidad de detección en disolución de una nueva díada compuesta por un naftoxazol y una trampa química de oxígeno singlete. En la última sección, se desarrolla, prueba y discute la viabilidad de nanopartículas de poliacrilamida como plataforma potencial para detección de oxígeno singlete en sistemas intracelulares. / Three strategies addressed to give further scope on to the antimicrobial photodynamic therapy field comprise the first part of the thesis. In a first approach, six cationic photosensitisers varying in the net electrical charge and structure have been characterised in solution and their photoinactivation skills have been tested against different types of microorganisms. In a second approach, conjugates between a photosensitiser and the antimicrobial peptide Apidaecin 1b have been analysed in a photophysical and mechanistic way, and their properties have been correlated with their bacterial photoinactivation ability. In the last approach, two fluorescent proteins –namely TagRFP and miniSOG- have been expressed in E. coli and their phototoxicity has been studied and characterised mechanistically. Moreover, the capacity of miniSOG to photosensitise singlet oxygen formation has been revisited and studied in detail. In the second part of the thesis, focus has been shifted towards singlet oxygen detection. In the first section, the probing ability of a new dyad comprising a naphthoxazole moiety plus a singlet oxygen chemical trap has been evaluated in solution. In the last section, we develop, test, and discuss the feasibility of a polyacrylamide nanoparticle scaffold as a potential platform for singlet oxygen detection in intracellular systems.

Submitted by Reginaldo Soares de Freitas (reginaldo.freitas@ufv.br) on 2017-05-18T17:50:22Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 750884 bytes, checksum: 99b2352b2d6a7620b45cfacd734fa428 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-18T17:50:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 750884 bytes, checksum: 99b2352b2d6a7620b45cfacd734fa428 (MD5) Previous issue date: 2012-02-16 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A crescente demanda mundial por energia e a atual exigência de diminuição nos danos ambientais relativos ao uso de recursos não renováveis leva a busca por alternativas de fontes energéticas não convencionais e inovadoras. Entre as diversas fontes de energia renovável, os biocombustíveis tem se apresentado como uma alternativa técnica e economicamente viável. Atualmente, o biodiesel e o bioetanol são os biocombustíveis mais utilizados e disponíveis. Entretanto, ainda há necessidade de grande aumento na produção de biocombustíveis e a prospecção de novas fontes de biomassa deve ser feita. As microalgas são fontes promissoras, por serem muito eficientes na conversão de energia solar e compostos inorgânicos em biomassa. O dimensionamento, projeto e seleção de equipamentos para a produção e recuperação da biomassa microalgal depende da caracterização das propriedades reológicas do cultivo. Ainda, para otimizar a produção de biomassa em fotobiorreatores, torna-se importante conhecer a sensibilidade das células algais em relação às tensões de cisalhamento que ocorrem no escoamento. Assim, objetivou-se neste trabalho avaliar as propriedades reológicas de cultivos de Scenedesmus acuminatus BR003 e avaliar a resposta desta espécie às tensões hidrodinâmicas características de fotobiorreatores, em termos da viabilidade celular. Para isso, a cepa foi cultivada em fotobiorreatores airlift e a biomassa produzida foi adensada por meio de centrifugação, para que concentrações de 1,09 a 8,71 kg m -3 pudessem ser avaliadas. As análises de viabilidade foram feitas com duas concentrações também preparadas a partir da biomassa adensada (5 e 8,71 kg m -3 ) e um cultivo (0,67 kg m -3 ) com adição de goma xantana como espessante, para que maiores tensões fossem alcançadas. Verificou-se que os cultivos submetidos a taxas de deformação elevadas apresentam comportamento não newtoniano, com características de fluido dilatante. Nos níveis de biomassa estudados, houve pouco efeito da concentração de biomassa sobre as viscosidades aparentes e sobre as tensões de cisalhamento. Quanto à viiiviabilidade, verificou-se que houve efeito das tensões na maior concentração avaliada (8,71 kg m -3 ) e no cultivo com adição de espessante. Observou-se também que o decréscimo na viabilidade depende mais do nível de tensão a que as células ficaram expostas do que do tempo de exposição. / The world demand for energy and current requirement for reducing the environmental damage related to the use of non-renewable resources leads to search for alternative energy sources, unconventional and innovative. Among the various renewable energy sources, biofuels have been presented as a technically and economically feasible alternative. Currently, biodiesel and bioethanol are the most used and available biofuels. However, there is still great need for increase the biofuels production and the exploration of new sources of biomass must be made for this increase. Microalgae are a promising source of biomass for biofuel production because they are very efficient in the conversion of solar energy and inorganic compounds into biomass for various uses in the energy field. The sizing, design and selection of equipment for production and recovery of microalgal biomass depends on the characterization of the rheological properties of the culture. Furthermore, to optimize the production of biomass photobioreactors, it is important to know the sensitivity of the algal cells in relation to the shear stresses present in the flow. Thus, this study aimed to evaluate the rheological properties of cultures of Scenedesmus acuminatus BR003 and evaluate the effects of shear stress on cell viability. For this, the strain was cultivated in airlift photobioreactors and the biomass produced was condensed by centrifugation so that concentrations from 1.09 to 8.71 kg m -3 could be evaluated. The feasibility analyzes were performed with two concentrations also made through the condensed biomass (5 and 8.71 kg m -3 ) and a fresh culture (0.67 kg m -3 ) with the addition of xanthan gum as thickener, so that greater tensions were reached. It was found that cultures exposed to higher shear rates exhibit non- Newtonian behavior, with a shear-thickening fluid characteristic. In biomass levels studied there was a little effect of the concentration of biomass on the apparent viscosities and the shear stresses. About the viability, it was found that there was a effect of shear stress measured at the highest concentration (8.71 kg m -3 ) and xcultivation with addition of thickener. It was also observed that the decrease in viability is more dependent of the shear stress level at which cells are exposed than the exposure time.

O óxido nítrico (NO) é um mensageiro biológico que tem importância vital em muitos processos fisiológicos, tais como o controle cardiovascular, sinalização neural e defesa contra microrganismos e tumores. No entanto, a formação de outras espécies reativas, resultantes de reações químicas do NO com o ambiente biológico, impõe limites para o entendimento dos mecanismos celulares envolvidos em possíveis respostas biológicas. Devido ao potencial farmacológico e aos benefícios do NO, é de interesse o desenvolvimento de compostos que, quando estimulados, possam liberar esta molécula de forma controlada. Uma das possibilidades envolve complexos rutênionitrosilo termodinamicamente estáveis, mas que possam ser ativos sob estimulação. Este trabalho apresenta observações recentes de complexos rutênio-nitrosilo como agentes liberadores de NO e seus efeitos sobre linhagens de células B16-F10, L929 e Jukart. Para entender melhor o efeito NO como agente anticancerígeno o complexo [Ru(NO)(bdqi)(terpy)]Cl3 foi utilizado como agente doador de NO. O efeito biológico do composto, bem como o do seu produto após liberação de NO - [Ru(H2O)(bdqi)(terpy)]2+- foi avaliado pelos aspectos químicos e fotoquímicos. Os resultados mostraram que o NO, oriundo deste sistema, apresentou baixa citotoxicidade em células B16-F10. A atividade citotóxica foi maior quando o complexo foi encapsulado em nanopartículas lipídicas sólidas, diminuindo a viabilidade celular para cerca de 50 %. Além disso, sugere-se um efeito sinérgico da espécie aquo-rutênio, cuja viabilidade celular foi diminuída para 25% após 24 horas de incubação com este complexo. O efeito sinérgico do oxigênio singleto e NO foi também avaliado mediante a possibilidade de aplicação em terapia clínica. A produção de espécies radicalares de oxigênio tem sido utilizada para o tratamento do câncer, numa técnica conhecida como terapia fotodinâmica (TFD). O sucesso dessa terapia depende da concentração de oxigênio, e quando em hipóxia, geralmente culmina na formação reduzida de espécies reativas de oxigênio e consequente limitação clínica da TFD. Um dos objetivos deste trabalho é a avaliação do efeito sinérgico entre oxigênio singleto e NO. Para fins destes estudos, a espécie trinuclear [{Ru(NO)(bpy2)}2RuPc(pz)2](PF6)6 (I) foi sintetizada e proposta como fotogeradora de oxigênio singleto e NO. Ensaios fotobiológicos utilizando (I) a 0,4 ?M, em células B16-F10, resultaram na diminuição da viabilidade celular para 30% sob irradiação luminosa em 660 nm, ao final de 4 horas. Por outro lado, sem fotoestímulo e na mesma concentração do composto (I), a viabilidade celular foi de 90%. Estudos relacionados ao mecanismo de morte celular em consequência da ação do oxigênio singleto e NO gerados pelo composto (I) também foram discutidos neste trabalho. A possibilidade de aplicação de um sistema como o descrito em (I) no tratamento contra o câncer pode ser considerado interessante na terapia fotodinâmica / Nitric oxide (NO) is a biological messenger that has vital importance in many physiological processes, such as cardiovascular control, the neural signaling and defense against microorganisms and tumors. However, the formation of other reactive species, resulting from chemical reactions of NO with the biological environment, imposes limits on the understanding of the possible cellular mechanisms involved in biological responses. Due to potential pharmacological and benefits of NO, there is a need for development of compounds that can stabilize the NO until it\'s released. One possibility involves nitrosyl ruthenium complexes thermodynamically stable but actived under stimulation. In this work, the focus is on our recent investigations of nitrosyl ruthenium complexes as NO-delivery agents and their effects on B16-F10, L929 and Jukart cell lines. The high affinity of ruthenium for NO is a marked feature of its chemistry. To better understand the NO effect as anticancer agent it was used [Ru(NO)(bdqi)(terpy)]Cl3 complex as NO delivery agent. The biological effect of that nitrosyl compound and its subproduct after NO release - [Ru(H2O)(bdqi)(terpy)]2+- was evaluated as well as their chemical and photochemical studies. The results lead to the conclusion that NO released from [Ru(NO)(bdqi)(terpy)]3+ has low cytotoxicity effect in B16-F10 cell line but, when it is entrapped in solid lipid nanoparticles, this system is improved and cell viability decreases to 50 %. This effect seems to be dependent on cellular uptake of nitrosyl ruthenium complex. It is also suggested the synergistic activity of the aquoruthenium species once its cell viability decreases to around 25 % after 24 h of incubation with this complex. Synergistic effect of NO and singlet oxygen was also evaluated as a possibility to clinical therapy. Radical oxygen species generation has been used for cancer treatment in clinical therapy known as Photodynamic Therapy (PDT). The success of this therapy depends on oxygen concentration, and hypoxia usually culminates in diminished formation of reactive oxygen species triggering clinical failure of PDT. One of the aims of this thesis is propose synergistic effect of singlet oxygen and NO since it displays antitumor character depending on the NO concentration as an attempt to improve PDT. To this end, the trinuclear species [2RuPc(pz)2](PF6)6 (I) was synthesized and it has been proposed as NO and singlet oxygen photogenerator. Photobiological assays using (I) at 0,4 ?M in B16F10 cell line decreases cell viability to around 30 % under light irradiation at 660 nm, while at the same concentration of compound, without light (I) shows 90 % of cell viability. Studies concerning to cell death mechanism of this compound is also discussed in this work. The potential application of a system like (I) in clinical therapy against cancer must be considered an upgrade for photodynamic therapy.

Este projeto teve como finalidade construir uma fonte de luz baseada em lâmpadas halógenas que apresentasse características técnicas adequadas para aplicações em fotobiologia e fotomedicina, versátil e comercialmente viável. Foram analisadas as características de diferentes lâmpadas halógenas e realizados os experimentos com duas lâmpadas escolhidas, das quais utilizamos a lâmpada de menor divergência luminosa. Foi analisado também o material do corpo da fonte, com relação a características de aquecimento e peso, sendo escolhido um corpo de alumínio produzido industrialmente. Foram avaliadas as características ópticas das lentes, sendo escolhidas as lentes de vidro utilizadas em retroprojetores. Foram analisados os materiais e a construção de filtros térmicos para diminuir o aquecimento do objeto sob irradiação, sendo que escolhemos construir um filtro térmico próprio, que utiliza a água como absorvedor de calor. Medimos e avaliamos as características: espectrais, térmicas, a potência radiante (irradiância) e sua distribuição espacial de três protótipos, onde cada um recebeu modificações de modo a torná-los mais adequados para aplicações na fotoquimeoterapia. Foram também realizados testes preliminares de fotocitotoxicidade do protótipo final com o composto fotossensibilizador de nome comercial Photogem® aplicado em células tumorais de adenocarcinoma de colo retal humano (HT29), cujo resultado foi a ativação do composto fotossensibilizador e indução da morte celular. / The aim of this work was to produce a light source based in halogen lamps. This source should have appropriated technical characteristic for application in photobiology and photomedicine, it has easy operation and be commercially viable. The characteristics of different halogen lamps were evaluated and the lamp of smaller luminous divergence was chosen. We also have evaluated the material of the source holder, especially heating characteristics and weight; finally we chose an aluminum holder. Then, the lenses optical characteristics were studied, and we decided that the glass lenses used in projectors were the best. The materials and the construction of thermal filters were evaluated in order to reduce the heating of the object under irradiation, and we preferred to construct a thermal filter, that uses water as an heat absorber. The spectral and thermal characteristics, the radiant power (irradiance) and its space distribution of three prototypes were measured and evaluated, each one received modifications to become more appropriated to applications in photochemotherapy. We also made preliminaries tests of photocytotoxicity and the final prototype was used with the photosensitizer (Photogem®) in human colon carcinoma cell lines HT-29, resulting in the photosensitizer activation, that induced cellular death.

A enzima peroxidase (HRP) , agindo como uma oxigenase em substratos apropriados, promove a formação de espécies excitadas no estado triplete. Estes produtos excitados podem ser formados em sistemas bioquímicos e promover processos fotoquímicos no escuro. Nesta linha de estudos, investigamos a oxidação aeróbica, na presença de HRP, de substratos contendo ligações de Schiff. Esses compostos são de grande importância biológica, uma vez que participam como intermediários em diversas reações enzimáticas (transaminação, biossíntese de aminoácidos, biossíntese de profirinas), nas ligações cruzadas do colágeno e da elastina, na hemoglobina AlC, na rodopsina e bacterionodopsina e como produtos finais da lipoperoxidação. A oxidação aeróbica de quatro iminas alifáticas (BPA, i-BMA, sec-BMA e BVA) , catalisada por HRP, é quimiluminescente. A natureza triplete da espécie excitada foi sugerida pelo espectro de quimiluminescência, por meio de estudos de transferência de energia para DBAS e clorofila e pela supressão de quimiluminescência por oxigênio, sorbato, indol e p-benzoquinona. Com base nos altos valores de kETo encontrados, concluimos que a transferência de energia esteja ocorrendo provavelmente por um mecanismo a longa distância. A análise dos produtos da reação e os dados cinéticos indicam que a reação ocorre provavelmente segundo a via: (VER Esquema no arquivo) Ressalta-se que esta reação constitui um modelo mais adequado para sistemas bioluminescentes do que o proposto por McCapra e Burford (1976) com bases de Schiff aromáticas em t-butóxido e DMSO. Os sistemas aqui descritos também apresentam a possibilidade de desenvolvimento de método analítico, empregando quimiluminescência, para detectar formação de bases de Schiff em sistemas biológicos. Os estudos com base de Schiff alifáticos (sistemas modelo) foram estendidos para adutos contendo ligação de Schiff entre glicolaldeído e aminoácidos (Lys, Arg, His e Phe) ou proteínas (lisozima, BSA e protaminas). Todos os sistemas estudados são quimiluminescentes na presença de HRP; a fluorescência característica da formação do aduto decai concomitantemente com a emissão de luz; e, durante a reação, a peroxidase encontra-se principalmente na forma de composto II. Observa-se também transferência de energia dos sistemas glicolaldeído-lisozima/HRP/O2 e glicolaldeídoprotamina/HRP/O2 para clorofila. Estes estudos têm grande interesse do ponto de vista da toxicidade associada à ingestão de álcool etílico, a qual, segundo trabalhos recentes da literatura, é atribuída à formação de bases de Schiff entre proteínas de membranas e acetaldeído. E notável também, a formação de iminas durante o processo de lipoperoxidação e a quimiluminescência que o acompanha. Nossos dados levantam a possibilidade de que a toxicologia do álcool pode envolver espécies eletronicamente excitadas formadas na oxidação aeróbica dos adutos aldeído-proteínas. / Horseradish peroxidase (HRP) , acting as an oxigenase on various substracts, promotes the generation of electronically excited triplet species. These species can also be formed in many biochemical reactions and drive photochemical processes in the absence of light. Enlighted by this hypothesis (photobiochemistry in the dark) we have investigated the HRP-catalyzed aerobic oxidation of substrates containing Schiff linkage. These compounds are of utmost biological importance as they participate as intermediates of several enzymatic reactions (transamination, amino-acid biosyntheses, porphyrin biosyntheses, a.s.o.), in the crosslinking of collagen and elastin, in hemoglobin AlC, in rhodopsin and bacteriorhodopsin, and as final products from lipid peroxidation. The aerobic oxidation of four aliphatic imines (BPA, i-BMA, sec-BMA and BVA) , catalyzed by HRP, has been shown to be chemiluminescent. The triplet nature of the products is suggested by the chemiluminescence spectrum, by energy transfer studies to DBAS and chlorophyll a and by quenching of the chemiluminescence by molecular oxygen, sorbate ion, indol and p-benzoquinone. Based on the high values of ETTo found in these experiments we have concluded that the energy transfer process occur through a long range mechanism. Analyses of the products found in the spent reaction mixtures and the kinetic data indicate that the reaction follows the route: (SEE scheme file) We stress that this reaction constitutes a more realistic model for bioluminescent systems than that reported by McCapra and Burford (1976), which uses aromatic Schiff bases in DMSO/t-butoxi. In addition, the reaction described here point out for the possible development of chemiluminescent analytical procedure to detect the formation of Schiff bases in biological systems. Our studies on aliphatic Schiff bases were extended to adducts of both amino acids (Lys, Arg, His and Phe) and proteins (lyzozyme, bovine serum albumin and fish protamins) with glycolaldehyde. All these adducts are chemiluminescent when exposed to HRP in an aerated buffered solution. The fluorescence typical of the adducts decays concomitantly with light emission and, during the reaction, the enzyme remains predominantely in the form of HRP Compound II. Energy transfer to chlorophyll a from the systems glycolaldenyde-lyzozyme/O2/HRP and glycolaldehyde-protamine/ 02/HRP occur. These studies are relevant with respect to the toxicity associated to ethyl alcohol intake which, according to recent reports, is attributed to the formation of Schiff linkages between membrane proteins and acetaldehyde. Also noteworthy is the formation of imines along lipid peroxidation and the accompanying chemiluminescence. Our data raise the hypothesis that the alcohol toxicology may involve generated electronically excited species formed during aerobic oxidation of protein-aldehyde adducts.

Doses de radiação de baixa energia podem induzir quebras de dupla fita no DNA assim como também produzir perfis alterados de expressão de genes relacionados a estas lesões. Os danos não reparados ou mal reparados levam a uma maior suscetibilidade à transformação oncogênica já que os efeitos biológicos mais importantes causados pela radiação ionizante são mutação e carcinogênese. As lesões no DNA provocadas pela radiação podem também ocasionar o surgimento micronúcleos e as células podem ser induzidas à apoptose. O objetivo deste trabalho é estudar in vitro a presença de micronúcleos e a apoptose ocasionados por Raios-X de baixa energia. Pretende-se analisar estes efeitos biológicos em relação à energia equivalente à utilizada em exames mamográficos usando duas linhagens estabelecias de células de mama: a MCF-7 (tumoral) e a HB-2 (não-tumoral). As células, em crescimento exponencial, foram irradiadas no equipamento de arranjo experimental de mamografia do LCR/UERJ. A dose de 5Gy na energia de 30 kV foi aplicada com taxa de 0,1 Gy/seg utilizando filtro de 0,03 mm de molibdênio. As irradiações foram realizadas duas vezes, após as irradiações, as células foram incubadas por 4, 24 ou 48 horas e posteriormente coradas com o corante Hoechst33258 para análise em microscopia de fluorescência. Para cada análise, 1000 células foram categorizadas pela morfologia do núcleo. Os resultados mostraram que a HB-2, utilizada neste estudo como célula mamária normal, apresentou maior sensibilidade aos efeitos da radiação, com 37 % das células em apoptose após 4 hs de incubação, enquanto a MCF-7 apresentou 6,5 %. Nas análises após 24 hs foi possível confirmar a radioresistência da MCF-7 tendo sido observadas 11% de células em apoptose no grupo irradiado. Houve um aumento crescente de micronúcleos radioinduzidos nas duas linhagens de acordo com os tempos de incubação. Na análise de 4 hs a HB-2 apresentou 3%, em 24 hs, 8,5% e 48 hs, 11,5 %. Diante destes resultados, foi possível concluir que a energia do feixe de raios-X utilizada na mamografia pode ser capaz de ocasionar aumento de ocorrência de apoptose e geração de micronúcleos nas duas linhagens estudadas / Radiation doses of low-energy can induce double-stranded breaks in DNA as well resulting in altered profiles of gene expression related to these injuries. The damage is not repaired or poorly repaired leading to increased susceptibility to oncogenic transformation since most important biological effects caused by ionizing radiation are mutation and carcinogenesis. The DNA lesions caused by radiation can also provoke the presence of micronuclei and as result cells can be induced to apoptosis. The aim of this work is to perform a preliminary study "in vitro" to identify the presence of micronuclei caused by low energy. X-rays. It is intended analyze these biological effects caused by x-rays with energy equivalent to the ones used in mammography in two very well established breast: cell lines the MCF-7 (tumor) and HB-2 (non-tumor). Cells in exponential growth were irradiated using an experimental arrangement with a mammography tube of the LCR / UERJ. The dose of 5Gy was used for 30 kVp x-rays using 0.03 mm filter molybdenum with a fixed dose rate of 0.1 Gy / sec. The irradiations were repeated twice and. the cells were incubated for 4, 24 or 48 hours and stained with dye Hoechst 33258 for fluorescence microscopy analysis. For each analysis 1000 cells were categorized by the morphology of the nucleus. The results revealed that the HB-2, used in this study as normal mammary cell have showed high sensitivity to the effects of radiation, with 37% of cells undergoing apoptosis after incubation of 4hs, while MCF-7 showed 6.5%. In the 24 hour-analysis it was confirmed the radiation resistance of MCF-7 were it was observed 11% of cells in apoptosis in the irradiated group. There was an increasing number of radiation-induced micronuclei in both cell lines, according to the incubation times. After 4 hours, HB-2 presented 3% of micronuclei, in 24 hours, the experiment reveled 8.5%, and after 48 hours it increased to 11.5%. As result of this study we may conclude that the energy used in mammography is capable to cause an increase in incidence of apoptosis and in the production of micronuclei in both cell lines studied

Orientador: Prof. Dr. Luciano Soares da Cruz / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Biotecnociência, 2017. / O desenvolvimento das plantas depende fortemente das condições ambientais em que estes organismos se encontram. Assim, as plantas desenvolveram mecanismos de adaptação e defesa que permitem seu crescimento e proliferação, mesmo sem a habilidade de se deslocar. Devido a este altamente sofisticado sistema de defesa e adaptação das plantas, as suas características (fenotípicas e bioquímicas) são fortemente influenciadas pelo ambiente no qual a planta se desenvolve. Para garantir a reprodutibilidade dos experimentos em biologia de plantas é fundamental a mensuração e, se possível, o controle adequado dos parâmetros ambientais essenciais ao crescimento das plantas. A não observação disso pode incorrer na não reprodutibilidade do experimento e, consequentemente, obtenção de conclusões incorretas ou distorcidas dos resultados experimentais. Neste trabalho analisamos a manipulação do espectro luminoso a fim de controlar as características da luz incidente nas plantas. Para isto, foram estudados materiais poliméricos para uso como filtros da luz solar e isolamento dos espécimes do ambiente externo. Dessa forma, analisamos os efeitos destes filtros na qualidade e quantidade de luz e seu uso no redirecionamento das trajetórias metabólicas e propriedades biométricas no ciclo de crescimento das plantas. Além disso, para fins práticos, também verificamos as mudanças nas propriedades físicas destes materiais ao longo do tempo por meio de exposição a processos de degradação acelerada. Dessa forma, verificamos os possíveis efeitos de deterioração nos materiais poliméricos devido a sua exposição ao meio ambiente por longos períodos, o que nos permite garantir o uso das câmaras de crescimento desenvolvidas por um período de tempo adequado, no qual suas características essenciais não sofram danos que poderiam influir nos resultados experimentais esperados. / The development of the plans depends heavily on the environmental conditions in which these organisms are. Thus, plants are developed to adapt and defend maximizing their growth and proliferation, even without the ability to move. Due to this highly sophisticated system of defense and adaptation of the plants, their characteristics (phenotypic and biochemical) are strongly influenced by the environment where plant develops. In order to guarantee the reproducibility of the experiments in plant biology, it is fundamental the measurement and, if it is possible, adequate control of environmental parameters essential to plant growth. Failure to observe this may result in non-reproducibility of the experiment and consequently incorrect or distorted conclusions of the experimental results. In this work, we analyzed the manipulation of the light spectrum in order to control the characteristics of the incident light in the plants. For this, we studied polymeric materials for use as sunlight filters and isolation of the specimens from the external environment. Thus, we analyzed the effects of these filters on the quality and quantity of light and their effects in the redirection of the metabolic trajectories and biometric properties in the plant growth cycle. In addition, for practical purposes, we also monitoring at changes in the physical properties of these materials over time through exposure to accelerated degradation processes. In this way, we verify the possible effects of deterioration in the polymeric materials due to their exposure to the environment for long periods, which allows us to guarantee the use of developed growth chambers for an adequate period of time, in which their essential characteristics do not suffer degradation that could influence incorrectly the experimental results.

Doses de radiação de baixa energia podem induzir quebras de dupla fita no DNA assim como também produzir perfis alterados de expressão de genes relacionados a estas lesões. Os danos não reparados ou mal reparados levam a uma maior suscetibilidade à transformação oncogênica já que os efeitos biológicos mais importantes causados pela radiação ionizante são mutação e carcinogênese. As lesões no DNA provocadas pela radiação podem também ocasionar o surgimento micronúcleos e as células podem ser induzidas à apoptose. O objetivo deste trabalho é estudar in vitro a presença de micronúcleos e a apoptose ocasionados por Raios-X de baixa energia. Pretende-se analisar estes efeitos biológicos em relação à energia equivalente à utilizada em exames mamográficos usando duas linhagens estabelecias de células de mama: a MCF-7 (tumoral) e a HB-2 (não-tumoral). As células, em crescimento exponencial, foram irradiadas no equipamento de arranjo experimental de mamografia do LCR/UERJ. A dose de 5Gy na energia de 30 kV foi aplicada com taxa de 0,1 Gy/seg utilizando filtro de 0,03 mm de molibdênio. As irradiações foram realizadas duas vezes, após as irradiações, as células foram incubadas por 4, 24 ou 48 horas e posteriormente coradas com o corante Hoechst33258 para análise em microscopia de fluorescência. Para cada análise, 1000 células foram categorizadas pela morfologia do núcleo. Os resultados mostraram que a HB-2, utilizada neste estudo como célula mamária normal, apresentou maior sensibilidade aos efeitos da radiação, com 37 % das células em apoptose após 4 hs de incubação, enquanto a MCF-7 apresentou 6,5 %. Nas análises após 24 hs foi possível confirmar a radioresistência da MCF-7 tendo sido observadas 11% de células em apoptose no grupo irradiado. Houve um aumento crescente de micronúcleos radioinduzidos nas duas linhagens de acordo com os tempos de incubação. Na análise de 4 hs a HB-2 apresentou 3%, em 24 hs, 8,5% e 48 hs, 11,5 %. Diante destes resultados, foi possível concluir que a energia do feixe de raios-X utilizada na mamografia pode ser capaz de ocasionar aumento de ocorrência de apoptose e geração de micronúcleos nas duas linhagens estudadas / Radiation doses of low-energy can induce double-stranded breaks in DNA as well resulting in altered profiles of gene expression related to these injuries. The damage is not repaired or poorly repaired leading to increased susceptibility to oncogenic transformation since most important biological effects caused by ionizing radiation are mutation and carcinogenesis. The DNA lesions caused by radiation can also provoke the presence of micronuclei and as result cells can be induced to apoptosis. The aim of this work is to perform a preliminary study "in vitro" to identify the presence of micronuclei caused by low energy. X-rays. It is intended analyze these biological effects caused by x-rays with energy equivalent to the ones used in mammography in two very well established breast: cell lines the MCF-7 (tumor) and HB-2 (non-tumor). Cells in exponential growth were irradiated using an experimental arrangement with a mammography tube of the LCR / UERJ. The dose of 5Gy was used for 30 kVp x-rays using 0.03 mm filter molybdenum with a fixed dose rate of 0.1 Gy / sec. The irradiations were repeated twice and. the cells were incubated for 4, 24 or 48 hours and stained with dye Hoechst 33258 for fluorescence microscopy analysis. For each analysis 1000 cells were categorized by the morphology of the nucleus. The results revealed that the HB-2, used in this study as normal mammary cell have showed high sensitivity to the effects of radiation, with 37% of cells undergoing apoptosis after incubation of 4hs, while MCF-7 showed 6.5%. In the 24 hour-analysis it was confirmed the radiation resistance of MCF-7 were it was observed 11% of cells in apoptosis in the irradiated group. There was an increasing number of radiation-induced micronuclei in both cell lines, according to the incubation times. After 4 hours, HB-2 presented 3% of micronuclei, in 24 hours, the experiment reveled 8.5%, and after 48 hours it increased to 11.5%. As result of this study we may conclude that the energy used in mammography is capable to cause an increase in incidence of apoptosis and in the production of micronuclei in both cell lines studied

A enzima peroxidase (HRP) , agindo como uma oxigenase em substratos apropriados, promove a formação de espécies excitadas no estado triplete. Estes produtos excitados podem ser formados em sistemas bioquímicos e promover processos fotoquímicos no escuro. Nesta linha de estudos, investigamos a oxidação aeróbica, na presença de HRP, de substratos contendo ligações de Schiff. Esses compostos são de grande importância biológica, uma vez que participam como intermediários em diversas reações enzimáticas (transaminação, biossíntese de aminoácidos, biossíntese de profirinas), nas ligações cruzadas do colágeno e da elastina, na hemoglobina AlC, na rodopsina e bacterionodopsina e como produtos finais da lipoperoxidação. A oxidação aeróbica de quatro iminas alifáticas (BPA, i-BMA, sec-BMA e BVA) , catalisada por HRP, é quimiluminescente. A natureza triplete da espécie excitada foi sugerida pelo espectro de quimiluminescência, por meio de estudos de transferência de energia para DBAS e clorofila e pela supressão de quimiluminescência por oxigênio, sorbato, indol e p-benzoquinona. Com base nos altos valores de kETo encontrados, concluimos que a transferência de energia esteja ocorrendo provavelmente por um mecanismo a longa distância. A análise dos produtos da reação e os dados cinéticos indicam que a reação ocorre provavelmente segundo a via: (VER Esquema no arquivo) Ressalta-se que esta reação constitui um modelo mais adequado para sistemas bioluminescentes do que o proposto por McCapra e Burford (1976) com bases de Schiff aromáticas em t-butóxido e DMSO. Os sistemas aqui descritos também apresentam a possibilidade de desenvolvimento de método analítico, empregando quimiluminescência, para detectar formação de bases de Schiff em sistemas biológicos. Os estudos com base de Schiff alifáticos (sistemas modelo) foram estendidos para adutos contendo ligação de Schiff entre glicolaldeído e aminoácidos (Lys, Arg, His e Phe) ou proteínas (lisozima, BSA e protaminas). Todos os sistemas estudados são quimiluminescentes na presença de HRP; a fluorescência característica da formação do aduto decai concomitantemente com a emissão de luz; e, durante a reação, a peroxidase encontra-se principalmente na forma de composto II. Observa-se também transferência de energia dos sistemas glicolaldeído-lisozima/HRP/O2 e glicolaldeídoprotamina/HRP/O2 para clorofila. Estes estudos têm grande interesse do ponto de vista da toxicidade associada à ingestão de álcool etílico, a qual, segundo trabalhos recentes da literatura, é atribuída à formação de bases de Schiff entre proteínas de membranas e acetaldeído. E notável também, a formação de iminas durante o processo de lipoperoxidação e a quimiluminescência que o acompanha. Nossos dados levantam a possibilidade de que a toxicologia do álcool pode envolver espécies eletronicamente excitadas formadas na oxidação aeróbica dos adutos aldeído-proteínas. / Horseradish peroxidase (HRP) , acting as an oxigenase on various substracts, promotes the generation of electronically excited triplet species. These species can also be formed in many biochemical reactions and drive photochemical processes in the absence of light. Enlighted by this hypothesis (photobiochemistry in the dark) we have investigated the HRP-catalyzed aerobic oxidation of substrates containing Schiff linkage. These compounds are of utmost biological importance as they participate as intermediates of several enzymatic reactions (transamination, amino-acid biosyntheses, porphyrin biosyntheses, a.s.o.), in the crosslinking of collagen and elastin, in hemoglobin AlC, in rhodopsin and bacteriorhodopsin, and as final products from lipid peroxidation. The aerobic oxidation of four aliphatic imines (BPA, i-BMA, sec-BMA and BVA) , catalyzed by HRP, has been shown to be chemiluminescent. The triplet nature of the products is suggested by the chemiluminescence spectrum, by energy transfer studies to DBAS and chlorophyll a and by quenching of the chemiluminescence by molecular oxygen, sorbate ion, indol and p-benzoquinone. Based on the high values of ETTo found in these experiments we have concluded that the energy transfer process occur through a long range mechanism. Analyses of the products found in the spent reaction mixtures and the kinetic data indicate that the reaction follows the route: (SEE scheme file) We stress that this reaction constitutes a more realistic model for bioluminescent systems than that reported by McCapra and Burford (1976), which uses aromatic Schiff bases in DMSO/t-butoxi. In addition, the reaction described here point out for the possible development of chemiluminescent analytical procedure to detect the formation of Schiff bases in biological systems. Our studies on aliphatic Schiff bases were extended to adducts of both amino acids (Lys, Arg, His and Phe) and proteins (lyzozyme, bovine serum albumin and fish protamins) with glycolaldehyde. All these adducts are chemiluminescent when exposed to HRP in an aerated buffered solution. The fluorescence typical of the adducts decays concomitantly with light emission and, during the reaction, the enzyme remains predominantely in the form of HRP Compound II. Energy transfer to chlorophyll a from the systems glycolaldenyde-lyzozyme/O2/HRP and glycolaldehyde-protamine/ 02/HRP occur. These studies are relevant with respect to the toxicity associated to ethyl alcohol intake which, according to recent reports, is attributed to the formation of Schiff linkages between membrane proteins and acetaldehyde. Also noteworthy is the formation of imines along lipid peroxidation and the accompanying chemiluminescence. Our data raise the hypothesis that the alcohol toxicology may involve generated electronically excited species formed during aerobic oxidation of protein-aldehyde adducts.