L'altération de la fonction mitochondriale, β-cellules pancréatiques, et l'homéostasie du glucose de la descendance de rat de l'exerciceContexte. Il est connu que l'environnement gestationnel est reconnue comme un facteur essentiel pour le développement du fœtus et étroitement liée à l'état de santé dans la vie plus tard. Environnement inadéquat pour le fœtus tels que le stress oxydatif intra-utérine est très nocif pour le développement du fœtus. Par conséquent, un effort de prévention de surmonter ce problème est nécessaire en modifiant l'environnement autour de la gestation par l'exercice durant cette période.Objectifs. Le but de cette étude était de connaître le rôle des mitochondries dans la prévention du stress oxydatif pendant la grossesse, en augmentant système antioxydant et la fonction du pancréas et dans l'amélioration de l'homéostasie du glucose de l'enfant de la mère qui a été induite par l'exercice régulier d'intensité modérée.Méthodes. Cette étude a été réalisée au Laboratoire de bioénergétique appliquée et fondamentale Inserm U1055, Université Joseph Fourier, Grenoble-France. Les sujets étaient rat Wistar femelle qui ont été divisés en 2 groupes, le groupe sédentaire et l'exercice. L'entraînement physique a été effectué 4 semaines avant et jusqu'à ce que le 18e jour de la gestation. Thiol et GPx ont été mesurées en utilisant un dosage biochimique. Consommation d'O2 a été mesurée avec oxygraphie. L'activité du complexe respiratoire, cytochrome et ROS ont été mesurées par spectrophotométrie. Citrate synthase, la protéine kinase B (PKB), quinone et tocophérol ont été mesurées en utilisant un dosage biochimique. La graisse viscérale et du pancréas total ont été pesés, et la taille de l'île de Langerhans a été analysé par la préparation de l'histologie. Les résultats ont été analysés en utilisant le test t.Résultats. Il a été constaté que l'état redox du nouveau-né est égal. La diminution de thiol suivie par une augmentation de l'activité antioxydante GPx (p <0,001). L'efficacité de la consommation et de l'activité du complexe respiratoire, suivie par une augmentation de cytochrome, la quinone et du tocopherol oxygène provoque la diminution de la production de ROS de la progéniture de rat de levées mère (p <0,001). La sécrétion d'insuline a augmenté de 74% et l'activité PKB était plus élevée (p <0,05). Tolérance au glucose et de l'insuline (âgés de 3 mois) étaient mieux (p <0,05), la taille de l'île de Langerhans et le poids du pancréas étaient plus petits (p = 0,021) chez la progéniture de rat de l'exercice mère. À l'âge de 3 mois, le taux de glucose dans le sang était inférieur de 8% (p = 0,046), l'insuline à jeun était plus élevé de 72% (p = 0,009) et le poids corporel était inférieur (p = 0,041) de la progéniture de rat de l'exercice mère par rapport à ceux de la mère sédentaire, mais le total de graisse viscérale était pas différente (p> 0,05).Conclusion. L'exercice régulier d'intensité modérée pour la mère de 4 semaines avant et jusqu'à ce que le 18e jour de la gestation a été très efficace pour augmenter le système antioxydant et réduire le stress oxydatif dans la grossesse qui est en mesure de réduire le risque d'obésité pour la progéniture par l'amélioration de l'homéostasie du glucose à travers l'augmentation des mitochondries et la fonction pancréatique de la progéniture de rat. L'altération des mitochondries et la fonction du pancréas que l'impact de l'exercice régulier de la mère est permanente pendant l'observation puisque le bébé est né, âgé de 21 jours et 3 mois.Mots-clés: exercice, programmation fœtale, l'homéostasie du glucose, insuline, les mitochondries, l'obésité, le stress oxydatif, β-cellules pancréatiques, les espèces réactives de l'oxygène. / Influence de l'environnement (exercice et nutrition) durant la gestation sur l’état de stress oxydant et le métabolisme du glucose de la descendance.Les maladies métaboliques sont en pleine expansion dans nos sociétés actuelles et constituent un enjeu de santé publique majeur. Les antécédents familiaux, l'environnement et les habitudes de vie de l'individu vont jouer un rôle dans la susceptibilité à certains de ces désordres métaboliques. Sur la base de données épidémiologiques, un lien a été établi entre environnement durant les premières phases de la vie et survenue de pathologies à l'âge adulte conduisant au concept des "Developmental Origins of Health and Diseases" (DOHaD). Le premier objectif de ce travail était d'étudier, à partir d'un modèle murin, les conséquences de l'exercice physique quotidien de la mère pendant la gestation sur la composition corporelle, le statut oxydant, la fonction pancréatique et mitochondriale du foie et du muscle et la gestion des substrats énergétiques de la descendance. Un deuxième objectif était de valider un modèle de diabète gestationnel à partir d’un régime riche en fructose et d’étudier l’effet d’une supplémentation en fer durant ce diabète gestationnel sur le statut oxydant et la tolérance au glucose des mères et de la descendance. Nos résultats montrent une réduction significative de la production mitochondriale d’H2O2, un indicateur de la production d’espèces réactives de l’oxygène, dans le foie et dans le muscle des petits de mères entrainées. Ces changements sont reliés à des altérations de la consommation d’oxygène mitochondriale, de la composition des membranes mitochondriales et de l’activité des enzymes antioxydantes. De plus, l'entraînement maternel avant et pendant la gestation est associé à des modifications de la structure et de la fonction du pancréas de la descendance et semble modifier sa gestion des substrats énergétiques.Nous avons également confirmé qu’une diète riche en fructose durant la gestation peut être utilisée comme un modèle induisant un diabète gestationnel. Nous avons ainsi démontré chez les petits nés de mères nourries avec un régime riche en fructose et en fer, que les activités des enzymes antioxydantes comme la glutathion peroxidase (GPx), la glutathion-S-transferase dans le foie et la GPx dans le cerveau étaient altérées, les résultats étant différents selon le sexe des petits. Les différents résultats obtenus chez la descendance montrent que dans le cas d’un diabète gestationnel, les fœtus sont plus sensibles que leurs mères aux effets d’un régime riche en fer. Ce travail de thèse vient compléter les travaux menés dans le cadre des DOHaD et renforce l'idée que l'environnement lors des premières phases de la vie va avoir des conséquences sur la santé de l'individu.Mots-clés : exercice, gestation, descendance, mitochondries, stress oxydant, diabète gestationnel, fer, régime riche en fructose.

La contaminazione da micotossine può coinvolgere tutti i comparti della filiera agroalimentare e rappresenta a tutti gli effetti un potenziale di perdita economica. Il settore zootecnico è particolarmente esposto alle ricadute della contaminazione, in termini di costi sanitari per gli effetti cronici sulla salute animale conseguenti all’esposizione alle micotossine. La prevenzione in campo mediata da appropriate tecniche agronomiche rappresenta, per quanto ovvio, la più importante strategia per ridurre la contaminazione dei mangimi. Un approccio completamente differente è quello che si basa sulla possibilità di ridurre gli effetti delle tossine sull’animale, modificando la sua alimentazione attraverso l’integrazione nutrizionale di opportuni agenti chemiopreventivi. Numerose sono le specie chimiche, di origine naturale o sintetica, che hanno dimostrato una efficacia chemiopreventiva del danno ossidativo indotto da micotossine ed emergono per la loro efficacia il selenio e i suoi composti organici ed inorganici. L’azione antineoplastica del selenio è nota da molto tempo e ha trovato conferme in numerosi studi epidemiologici che indicano una relazione inversa tra assunzione di selenio con la dieta e rischio di sviluppo di una patologia neoplastica. Questa tesi di dottorato ha avuto come obiettivo la progettazione, la sintesi e lo studio di composti diamminoacidici contenenti un atomo di calcogeno (selenio o zolfo), mimici dalla glutatione perossidasi (GPx) e auspicabilmente attivi nel contrasto del danno ossidativo indotto dall’aflatossina B1 (AFB1). Le specie diamminoacidiche sintetizzate appartengono alla classe dei Sec-derivati, ovvero sono costitute da un residuo di L-selenocisteina (o L-cisteina) a cui è legato attraverso l’atomo di calcogeno un altro L-amminoacido. Alla porzione calcogenica, che rappresenta il sito redox, sono stati infatti ancorati rispettivamente un residuo di L-prolina modificata e un residuo di L-leucina. Al termine delle fasi di sintesi e caratterizzazione chimico-fisica dei calco-diamminoacidi è stata intrapresa una serie di indagini biochimiche in collaborazione con due distinti laboratori in Germania. I risultati ottenuti hanno permesso di dimostrare che alcuni Sec-derivati sono in grado di ridurre i perossidi attraverso un meccanismo catalitico che mima l’attività della GPx. Essi sembrano inoltre evidenziare che il “meccanismo antiossidante” sia mediato sostanzialmente dall’attività GPx mentre non sono particolarmente attivi meccanismi di radical scavenging né di puro trasferimento elettronico. Alcuni dei Sec-derivati sintetizzati sono stati oggetto di un’indagine cellulare preliminare volta a verificare una eventuale effettiva azione protettiva dei calco-diamminoacidi verso il danno cellulare indotto da AFB1. Le indagini sono state effettuate adoperando una linea cellulare HepG2. I dati ottenuti, nel loro insieme, hanno mostrato che i calco-diamminoacidi esaminati sono di per sé caratterizzati da una notevole attività biologica. In particolare, alla concentrazione più elevata utilizzata (100 µM), alcuni di essi hanno mostrato interessanti proprietà citoprotettive contro il danno indotto da AFB1. L’efficacia è paragonabile, e in qualche caso superiore, a quella riscontrabile per il composto di riferimento, la Se-metil-selenocisteina, principale forma di selenio organico che è naturalmente presente in specie vegetali quali Allium Sativum e Brassica juncea. / Mycotoxin contamination may involve all fields of the food agricultural chain and might potentially determine economic losses. In particular, the livestock sector is at risk of health costs, as a consequence of chronic diseases induced by mycotoxin exposure. It is obvious, although actual, that the mycotoxin contamination should be controlled on the field by a series of suitable agriculture practices in order to minimize the mycotoxin formation in feeds. Recently, dietary strategies (antioxidant compounds, medicinal herbs, plant extracts) to counteract the effects of mycotoxins have attracted considerable attention. Chemoprevention refers to the use of naturally occuring and/or synthetic chemicals to inhibit the development of mycotoxin induced chronic diseases. Selenium and its organic and inorganic compounds, have emerged as outstanding chemoprevention agents. Selenium antineoplastic properties have been well documented through the last decades, being supported by several epidemiological evidences on the association between selenium intake and the risk for some kinds of human/animal cancers. This PhD thesis was focussed on design, synthesis and study of a family of chalcogenic diamino acids (containing either selenium or sulfur), GPx mimics and potentially active to reduce the oxidative damage induced by aflatoxin B1 (AFB1). The diamino acids synthesized belong to the family of Sec-derivatives and consist of L-selenocysteine (or L-cysteine) linked through the calchogen atom to either a L-proline or a L-leucine moiety. The GPx-like catalytic activity of the various compounds was confirmed using both thiophenol and GPx assays. Their possible radical-scavenging activity, and electron-donor reducing character as well, could be ruled out by suitable assays. The cytoprotective capacity exhibited by several of the compounds synthesized was investigated in HepG2 cells by MTS assays. The results indicated that all the chalcogenic diamino acids tested had a strong biological activity. In particular, the pre-treatment of the test cells with two Sec-derivatives, employed at higher doses (100 µM), led to a protective effect on cell toxicity, lowering the AFB1-induced cell mortality, and this efficacy is comparable with that of the reference Se-metil-selenocysteine, main source of organic selenium in plants such as Allium Sativum and Brassica juncea.

Einleitung: Es ist wenig darüber bekannt, wie sich das antioxidative System von Kälbern nach der Geburt entwickelt, welche Faktoren darauf Einfluss nehmen und wie sich antioxidative Parameter in ihren Aktivitäten resp. Konzentrationen unter physiologischen Bedingungen verändern. Zielstellung: Ziel dieser Arbeit war es zum einen die altersabhängige Entwicklung antioxidativer Parameter bei gesunden Kälbern und Jungrindern bis zum 18. Lebensmonat zu verfolgen und zum anderen zu evaluieren, ob bei metabolisch gering belasteten Jungrindern jahreszeitliche Differenzen bezüglich Superoxiddismutase (SOD), Glutathionperoxidase (GPX) und Trolox Equivalent Antioxidative Capacity (TEAC) bestehen. Material und Methoden: Es wurden gesunde weibliche Kälber bzw. Jungrinder der Rasse Holstein Friesian / Deutsche Schwarzbunte aus drei Betrieben am 1. (n = 33) und 7. (n = 31) Tag sowie im 1. (n = 33), 3. (n = 33), 6. (n = 5), 9. (n = 5), 12. (n = 32) und 18. (n = 31) Monat post natum (p. n.) klinisch und labordiagnostisch untersucht. Weiterhin wurden in einem Betrieb während eines Jahres im September, November, Januar, März, Mai und Juli jeweils 6 gesunde weibliche Jungrinder, die zum Untersuchungszeitpunkt 12 Monate alt waren, kontrolliert. Die Tiere wurden im Stall in Anbindehaltung gehalten, ausgenommen der im Mai in Weidehaltung untersuchten Tiere. Analysiert wurden im Blut die antioxidativen Parameter SOD, GPX und TEAC, der Hämatokrit (Hkt) und die Stoffwechselparameter Gesamtprotein, Albumin, Bilirubin, Haptoglobin, Harnstoff, Cholesterol, ß-Hydroxybutyrat (BHB), AST, AP, GLDH, CK, Ca, anorganisches Phosphat (Pi) und Fe. Ergebnisse: Ein betrieblicher Einfluss war statistisch nicht nachweisbar. Vom 1. Tag bis zum 18. Monat p. n. zeigten die antioxidativen Parameter SOD, GPX und TEAC einen gleichartigen Verlauf mit einem kontinuierlichen Anstieg bis zum 6. Monat p. n.. Die GPX-Aktivitäten stiegen von 50-80 U/ml Hkt am 1. Tag p. n. auf 100-190 U/ml Hkt im 6. Monat p. n. an. Die niedrigsten Aktivitäten (p<0,05) bestanden am 1. und 7. Tag (62-90 U/ml Hkt) p. n.. Die SOD-Aktivitäten am 1. (4500-5600 U/g Hb) und 7. Tag (4600-5450 U/g Hb) p. n. waren niedriger als im 1. (5400-6800 U/g Hb) und 3. Monat (5600-7800 U/g Hb) p. n. (p<0,05). Der Anstieg der TEAC-Konzentration vom 1. Tag p. n. (220-290 µmol/l) zum 6. Monat p. n. (260-340 µmol/l) war nicht signifikant. Nach dem 6. Monat p. n. fielen die Akti-vitäten resp. Konzentrationen ab, wobei die SOD-Aktivitäten mit 12 (4000-5000 (U/g Hb) und 18 Monaten (3700-5000 U/g Hb) p. n. signifikant niedriger waren als im 1. und 3. Mo-nat p. n.. Die GPX-Aktivitäten lagen mit 12 (118-152 U/ml Hkt) und 18 Monaten (105-150 U/ml Hkt) p. n. signifikant über denen der ersten Lebenswoche. Die TEAC-Konzentrationen waren im 12. Monat p. n. mit 260-320 µmol/l größer als vom 1. Tag bis zum 1. Monat (240-280 µmol/l) p. n. (p<0,05). Die SOD, GPX und TEAC korrelierten außer mit 9 Monaten p. n. zu allen Untersuchungszeitpunkten signifikant positiv. Für AST, AP, CK und Bilirubin wurden am 1. Tag p. n. die signifikant höchsten Aktivitäten resp. Konzen-trationen ermittelt, für Haptoglobin am 7. Tag p. n.. Gesicherte Korrelationen bestanden zwischen Albumin, Bilirubin und der TEAC, zwischen BHB und TEAC, GPX sowie SOD außerdem zwischen Ca und Pi. Im Jahresverlauf waren die GPX-Aktivitäten im September und Januar mit 73-103 U/ml Hkt niedriger als von März bis Juli mit 104-142 U/ml Hkt (p<0,05). Erniedrigte TEAC-Konzentrationen wurden besonders im Januar (272-302 µmol/l) und signifikant im März (265-299 µmol/l) gegenüber September und November (319-345 µmol/l) ermittelt. Die SOD-Aktivitäten differierten nicht gesichert. GPX und SOD korrelierten im ganzen Jahr gesichert, TEAC und SOD außer im Januar ebenfalls, GPX und TEAC nur im November, März, Mai und Juli. Die Stoffwechselparameter befanden sich im physiologischen Bereich, mit Ausnahme von Harnstoff im November und Juli sowie Pi im Mai. Schlussfolgerungen: Es wird geschlussfolgert, dass das antioxidative System der neu-geborenen Kälber zur Geburt noch unreif ist und sich bis zum sechsten Monat p. n. stabilisiert. Die durch den Abbau des fetalen Hämoglobins und die Vormagenentwicklung vermehrt entstehenden ROS tragen zu einer weiteren Aktivitäts- resp. Konzentrationssteigerung der antioxidativen Parameter bis zu einem Maximum im 6. Monat p. n. bei. Danach stellt sich ein Gleichgewicht zwischen Pro- und Antioxidantien ein. Auf die GPX-Aktivitäten und TEAC-Konzentrationen konnte ein jahreszeitlicher Einfluss bei Jungrinden ermittelt werden.

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Des études menées sur des modèles animaux ont montré que le métabolisme oxydatif joue un rôle important dans l’hématopoïèse normale et leucémique via le contrôle de l’activation de p38 MAPK. Nous avons établi que les cellules CD34+CD38- médullaires humaines ont un très faible niveau d’H2O2 et une forte expression de GPX3, le gène codant l’enzyme antioxydante glutathion peroxydase-3 (GPx-3), un déterminant majeur du potentiel souche des cellules hématopoïétiques. De plus, la niche leucémique étant essentielle pour l’auto-renouvellement des cellules souches leucémiques, nous avons étudié, chez l’homme, le rôle des cellules souches/stromales mésenchymateuses (CSM) médullaires primaires, dans la régulation de l’axe GPx-3/H2O2/p38 MAPK des cellules leucémiques et avons montré que les CSM contrôlent cet axe dans les cellules leucémiques humaines KG1a en régulant l’expression de GPx-3. Ces résultats ont bénéficié du développement de deux méthodes originales, l’une quantifiant l’expression des gènes antioxydants par RT-qPCR (« antioxydogramme », brevet) et l’autre permettant une analyse en haute résolution du cycle cellulaire par cytométrie en flux. / Studies in animal models have demonstrated that oxidative metabolism plays an important role in normal and leukemic hematopoiesis by controlling the p38 MAPK activation. We have established that the human bone marrow CD34+CD38- cells have a very low H2O2 level and express GPX3, the gene encoding for the antioxidative enzyme gluthathione peroxidase-3 (GPx-3) which is a major determinant of the stem cell potential of hematopoietic cells. As the niche is essential for the leukemic stem cell self-renewal, we have studied the role of human primary bone marrow mesenchymal stromal/stem cells (MSCs) in regulating the axis GPx-3/H2O2/p38 MAPK in human leukemic cells and we have shown that MSCs control this axis in human KG1a leukemic cells by regulating the expression of GPx-3. These results benefited from the development of two original methods, the first one quantifying the expression of by RT-qPCR of antioxidative genes (“antioxidogram”, patent) and the second one for high resolution analysis of the cell cycle by flow cytometry.

This master thesis describes development of Photography Geotagging Application from an introduction to the issues, through the analysis and design to the resulting implementation. The reader should be able understand to issues of time in geotagging using the GPS tracks records. He will also understand where and how metadata are stored. The big part of thesis is dedicated to the implementation of application which leads the reader through building the application architecture, the photography representation and loading their metadata with program ExifTool. Gradually will be explained the convertors of coordinates and GPS track parsers, which are used to synchronization. The final application allows the user synchronize photography with GPS track and display them on the map.

Selenoproteine spielen eine wichtige Rolle in der antioxidativen Abwehr und bei Immunreaktionen. Der Selen(Se)metabolismus wird von Hepatozyten gesteuert, die das Se-Transportprotein Selenoprotein P (SEPP) synthetisieren und sezernieren. SEPP nimmt bei kritischen Erkrankungen, z. B. Sepsis ab und führt zu niedrigen Se-Spiegeln. Sepsis triggert die übermäßige Produktion von proinflammatorischen Zytokinen. Aminoglykosid-Antibiotika (AG), die oft bei schwerer Sepsis eingesetzt werden, induzieren Fehlinterpretationen der mRNA inklusive des Stoppcodons UGA welches für die Selenoprotein-Biosynthese notwendig ist. Es wurden daher die molekularen Wechselwirkungen zwischen den Zytokinen IL-6, IL-1b und TNFa, AG und dem Se-Status mit der Biosynthese in Leberzelllinien untersucht. IL-6 führte zu einer starken Reduktion der SEPP-mRNA und einer dosisabhängigen Reduktion von SEPP. Parallel dazu reduzierte IL-6 das Transkriptlevel, die Proteinexpression und die Enzymaktivität der Typ-I-Dejodase (DIO1). Auf die Expression der antioxidativ-wirkenden Glutathionperoxidasen (GPX) wirkte IL-6 isozymspezifisch; während die Transkriptkonzentrationen von GPX2 anstiegen und die von GPX4 abnahmen, blieb GPX1 unbeeinflusst. Die IL-6-abhängigen Effekte bestätigten sich auch in Reportergenassays von SEPP-, DIO1-, GPX2- und GPX4-Promotorkonstrukten. Um die Wirkungen von AG auf die Selenoprotein-Translation besser zu verstehen, wurden die SECIS-Elemente von GPX1-, GPX4- und SEPP-Transkripten in ein Reportersystem kloniert und auf eine Regulation durch AG und Se analysiert. Die Ergebnisse zeigen, dass der korrekte Se-Einbau vom Se-Status, von der AG-Konzentration und dem spezifischen SECIS-Element abhängig ist. Auf transkriptionaler und translationaler Ebene führten AG zu stark erhöhten SEPP-Spiegeln, während die Expression und Enzymaktivität von GPX und DIO1 nur in geringerem Ausmaß beeinflusst wurden. Eine Analyse der Se-Beladung zeigte, dass der Se-Gehalt von SEPP stark durch AG reduziert und vom Se-Status abhängig war. / Selenoproteins play important roles in antioxidant defence and immunoregulation. Selenium (Se) metabolism is controlled by hepatocytes synthesizing and secreting the Se-transporter selenoprotein P (SEPP) declining in critical illness, e.g., sepsis. Sepsis triggers excessive production of pro-inflammatory cytokines. Aminoglycoside (AG) antibiotics applied in sepsis in induce mRNA misinterpretation including the stop codon UGA required during selenoproteins biosynthesis. The molecular interplay between the cytokines IL-6, IL-1b and TNFa, AG and Se-status on selenoprotein expression was investigated in hepatic-derived cell lines. IL-6 strongly reduced the level of SEPP mRNA and secreted SEPP in a dose-dependent manner. Likewise, expression of selenoenzyme type 1 deiodinase (DIO1) declined at the transcript, protein and enzyme activity level. The effects of IL-6 on the expression of antioxidative-acting glutathione peroxidases (GPX) were isozyme-specific; while transcript level of GPX2 increased and those of GPX4 decreased, GPX1 remained unaffected. IL-6-dependent effects were reflected in reporter gene experiments of selenoprotein promoter constructs. Characterising the effects of AG on selenoprotein translation, the SECIS-elements of GPX1, GPX4 and SEPP transcripts were cloned into a reporter system and analysed for their response to AG and Se. The results indicate that the correct co-translational Se-insertion depends on the Se-status, AG concentration and the specific SECIS-element. At both transcriptional and translational levels, SEPP levels were strongly increased in response to AG, whereas the expression and enzyme activity of GPX and DIO1 were affected to a lower degree. Analysis Se-status indicate that the Se-content of SEPP was strongly reduced by AG and depends on Se-status.

Das 1817 erstmals schriftlich erwähnte Selen galt lange Zeit nur als toxisch und sogar als procancerogen, bis es 1957 von Schwarz und Foltz als essentielles Spurenelement erkannt wurde, dessen biologische Funktionen in Säugern durch Selenoproteine vermittelt werden. Die Familie der Glutathionperoxidasen nimmt hierbei eine wichtige Stellung ein. Für diese sind konkrete Funktionen und die dazugehörigen molekularen Mechanismen, welche über die von ihnen katalysierte Hydroperoxidreduktion und damit verbundene antioxidative Kapazität hinausgehen, bislang nur unzureichend beschrieben worden. <br><br> Die Funktion der gastrointestinalen Glutathionperoxidase (GI-GPx) wird als Barriere gegen eine Hydroperoxidabsorption im Gastrointestinaltrakt definiert. Neuen Erkenntnissen zufolge wird die GI-GPx aber auch in verschiedenen Tumoren verstärkt exprimiert, was weitere, bis dato unbekannte, Funktionen dieses Enzymes wahrscheinlich macht.<br> Um mögliche neue Funktionen der GI-GPx, vor allem während der Cancerogenese, abzuleiten, wurde hier die transkriptionale Regulation der GI-GPx detaillierter untersucht. Die Sequenzanalyse des humanen GI-GPx-Promotors ergab das Vorhandensein von zwei möglichen "antioxidant response elements" (ARE), bei welchen es sich um Erkennungssequenzen des Transkriptionsfaktors Nrf2 handelt. Die meisten der bekannten Nrf2-Zielgene gehören in die Gruppe der Phase-II-Enzyme und verfügen über antioxidative und/oder detoxifizierende Eigenschaften. Sowohl auf Promotorebene als auch auf mRNA- und Proteinebene konnte die Expression der GI-GPx durch typische, in der Nahrung enthaltene, Nrf2-Aktivatoren wie z.B. Sulforaphan oder Curcumin induziert werden. Eine direkte Beteiligung von Nrf2 wurde durch Cotransfektion von Nrf2 selbst bzw. von Keap1, das Nrf2 im Cytoplasma festhält, demonstriert. Somit konnte die GI-GPx eindeutig als Nrf2-Zielgen identifiziert werden. Ob sich die GI-GPx in die Gruppe der antiinflammatorischen und anticancerogenen Phase-II-Enzyme einordnen lässt, bleibt noch zu untersuchen. <br><br> Die Phospholipidhydroperoxid Glutathionperoxidase (PHGPx) nimmt aufgrund ihres breiten Substratspektrums, ihrer hohen Lipophilie und ihrer Fähigkeit, Thiole zu modifizieren, eine Sonderstellung innerhalb der Familie der Glutathionperoxidasen ein. Mit Hilfe eines PHGPx-überexprimierenden Zellmodells wurden deshalb Beeinflussungen des zellulären Redoxstatus und daraus resultierende Veränderungen in der Aktivität redoxsensitiver Transkriptionsfaktorsysteme und in der Expression atheroskleroserelevanter Adhäsionsmoleküle untersucht. Als Transkriptionsfaktoren wurden NF-kB und Nrf2 ausgewählt. Die Bindung von NF-kB an sein entsprechendes responsives Element in der DNA erfordert das Vorhandensein freier Thiole, wohingegen Nrf2 durch Thiolmodifikation von Keap1 freigesetzt wird und in den Kern transloziert. Eine erhöhte Aktivität der PHGPx resultierte in einer Erhöhung des Verhältnisses von GSH zu GSSG, andererseits aber in einer verminderten Markierbarkeit freier Proteinthiole. PHGPx-Überexpression reduzierte die IL-1-induzierte NF-kB-Aktivität, die sich in einer verminderten NF-kB-DNA-Bindefähigkeit und Transaktivierungsaktivität ausdrückte. Auch war die Proliferationsrate der Zellen vermindert. Die Expression des NF-kB-regulierten vaskulären Zelladhäsionsmoleküls, VCAM-1, war ebenfalls deutlich verringert. Umgekehrt war in PHGPx-überexprimierenden Zellen eine erhöhte Nrf2-Aktivität und Expression der Nrf2-abhängigen Hämoxygenase-1 zu verzeichnen. Letzte kann für die meisten der beobachteten Effekte verantwortlich gemacht werden.<br><br> Die hier dargestellten Ergebnisse verdeutlichen, dass eine Modifizierung von Proteinthiolen als wichtige Determinante für die Regulation der Expression und Funktion von Glutathionperoxidasen angesehen werden kann. Entgegen früheren Vermutungen, welche oxidative Vorgänge generell mit pathologischen Veränderungen assoziierten, scheint ein moderater oxidativer Stress, bedingt durch eine transiente Thiolmodifikation, durchaus günstige Auswirkungen zu haben, da, wie hier dargelegt, verschiedene, miteinander interagierende, cytoprotektive Mechanismen ausgelöst werden. Hieran wird deutlich, dass sich "antioxidative Wirkung" oder "oxidativer Stress" keineswegs nur auf "gute" oder "schlechte" Vorgänge beschränken lassen, sondern im Zusammenhang mit den beeinflussten (patho)physiologischen Prozessen und dem Ausmaß der "Störung" des physiologischen Redoxgleichgewichtes betrachtet werden müssen. / Selenium was discovered in 1817 by the Swedish chemist Berzelius and was for a long time considered as being toxic and even procarcinogenic. In 1957, however, Schwarz and Foltz realized that selenium is an essential trace element which elicits its biological functions in mammals as a structural component of selenoproteins among which the family of glutathione peroxidases plays a dominant role. Glutathione peroxidases reduce hydroperoxides to the corresponding alcohols and contribute to the antioxidative capacity of a cell. However, other functions of glutathione peroxidases and the according molecular mechanisms have hardly been described.>br><br> The gastrointestinal glutathione peroxidase (GI-GPx) is believed to build a barrier against the absorption of foodborne hydroperoxides. In addition, GI-GPx expression is increased in different tumors. This indicates further, still unknown, functions of this enzyme.<br> In order to elucidate new possible functions of GI-GPx, especially during carcinogenesis, the transcriptional regulation of GI-GPx was analyzed in more detail. An analysis of the GI-GPx promoter sequence revealed the presence of two putative "antioxidant response elements" (ARE) which are recognition sites for the transcription factor Nrf2. Most of the known Nrf2 target genes either belong to the group of phase-II detoxification enzymes or possess antioxidative and/or detoxifying properties. On promoter level as well as on mRNA- and protein level the expression of GI-GPx was induced by typical Nrf2-activating compounds such as sulforaphane or curcumin that are contained in the diet. A direct involvement of Nrf2 was demonstrated by cotransfection of Nrf2 itself or by cotransfection of Keap1 which retains Nrf2 in the cytosol. Thus, the GI-GPx gene was unequivocally identified as a new target for Nrf2. Whether GI-GPx also belongs in the category of antiinflammatory and anticarcinogenic enzymes remains to be elucidated.<br><br> The phospholipid hydroperoxide glutathione peroxidase (PHGPx) is exceptional among the glutathione peroxidases because of its broad range of substrates, its high lipophilicity, and its ability to modify protein thiols. With PHGPx-overexpressing cells, the influence of PHGPx on the cellular redox state and on resulting changes in the activity of redox-sensitive transcription factors and on the expression of proatherogenic adhesion molecules was analyzed. For this, the redox-sensitive transcription factors NF-kB and Nrf2 were chosen. NF-kB requires free thiols for being able to bind to its responsive element within the DNA, whereas Nrf2 is released from Keap1 and translocates to the nucleus upon a modification of protein thiols. PHGPx-overexpression resulted in an increase in the ratio of GSH to GSSG, in a reduced amount of intracellular protein thiols, and in a diminished proliferation rate. Furthermore, PHGPx-overexpressing cells displayed a reduced IL-1-dependent NF-kB activity as was assessed by a reduced NF-kB DNA-binding ability and activity of a NF-kB-driven reporter gene. In addition, the expression of the NF-kB-dependent vascular cell adhesion molecule (VCAM-1) was also inhibited by overexpression of PHGPx. On the other hand, PHGPx-overexpressing cells displayed an increased activity of Nrf2 that was accompanied by an increased expression of the Nrf2-dependent heme oxygenase-1. Heme oxygenase-1 most likely is responsible for most of the aforementioned effects.<br><br> The data presented here show that a modification of protein thiols can be regarded as an important determinant for the regulation and for the functions of glutathione peroxidases. In contrast to the previous assumption that oxidative processes are always linked to pathologic changes, a moderate oxidative stress seems to have beneficial effects, because it triggers different cytoprotective mechanisms. It can be concluded that the terms "antioxidative effect" or "oxidative stress" cannot simply be restricted to "good" or "bad" processes, but need to be seen in context with the modulated (patho)physiological processes and the degree of "disturbance" of the physiologic redox balance.

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:51:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 01 - capa_abstract.pdf: 189517 bytes, checksum: a57d5759fa8732c8db49cecf7b75a4da (MD5) Previous issue date: 2009-02-17 / Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais / Selenium (Se) is one of the essential nutrient for several physiological functions that include activity of the proteins catalytic centre, increase of the immune system functions and reduces the cancer risk, besides being the essential component of the antioxidative enzyme, glutatione peroxydase (GPx). In areas where the soil present low Se concentration, such as the Brazilian soils, the agricultural products also presents low concentrations of this element and this deficiency causes serious risks for the human health. Besides the plants, mushrooms have the capacity to accumulate great quantities of Se, and, this characteristic associated to the elevated nutritional value, being a source of proteins, carbohydrates vitamin B1, B2 and B3, calcium and iron, makes of mushrooms aliments that alleviate various nutritional deficiencies. The bioavailability is defined as the proportion of ingested nutrient that is used for normal physiological functions or stored, so, it must be considered in the nutritional food evaluation. The objective of this work was to enrich and determine the bioavailability of Se in Pleurotus ostreatus mushroom. The mushrooms were produced in coffee rusk as substrate base enriched with different concentration of Se 3,2; 6,4; 12,8; 25,4; 51; 76,4; 102 mg kg-1), using sodium setenite. Biological efficiency (BE) and Se, Ca, Cd, Cu, Fe, K, Mg, Mn, Na, N, P, Pb and Zn concentration were evaluated, in three consecutive flushing, in the same substrate. For Se bioavailability, 64 rats (Wistar) were fed using P. ostreatus mushrooms enriched or not with Se, and as positive control sodium selenite was used. BE of the mushrooms was affected by both flushing number and Se concentration in the substrate. The highest value of BE among 13,06 to 37,56% were observed at the first flushing, white BE among 2,47 to 11,09% were obtained at third flushing which period varied from 43 to 79 days after inoculation. Mushrooms groduced in the substrate with 3.2 mg kg -1 present about 55 &#956;g g-1 of Se in the dry matter. The maximum Se concentration absorbed by the fungus was when it was growth in the substrate with 0.64 mmol kg-1 of Se, although the best use of added Se occurred with 12,8 mg kg-1 where 34% of added Se was present in the mushroom. Biological assay showed that Se present in the mushroom was able to cross the intestinal barrier reaching the blood circulation of the animals. The rats using mushroom Se enriched mushroom presents 700 &#956;g L- 1 of Se in the blood plasma, while ones receiving the same quantity of Se as sodium selenite present about 500 &#956;g L-1 (P<0,05). The plasma GPx enzyme activity was about 2000 nmol min-1 mL-1 in rats fed with all diets (P>0,05). The blood plasma protein showed no difference among diet in relation to chromatographic profiles. The peptide in high concentration was detected at 24 min presenting molecular weight estimated to 7,7 kDa. However, Se concentration in this peptide was 2.76, 6. 90 and 5.27 &#956;g L-1 in animals fed, respectively, without Se, Se enriched mushroom and sodium selenite. Based on these results, it can be concluded that: mushroom production was stimulated by low concentration of Se added to the substrate; BE in the first flushing is higher than second and third; concentration of 12,8 mg kg-1 of Se in the substrate resulted in the best use of added Se; Se in the mushroom was better absorbed bay the animals than when as sodium selenate. Selenium present in the mushroom shows high bioavailability, since Se was detected not only in the blood plasma but also into the seric peptides; Over all, P. ostreatus shows an excellent food source of Se. / O selênio (Se) é um nutriente essencial envolvido em diversas funções fisiológicas que incluem atividade no centro catalítico de proteínas, aumento de funções do sistema imune e redução do risco de câncer, além de ser o componente essencial da enzima antioxidativa glutationa peroxidase (GPx). Em áreas onde os solos têm baixa disponibilidade de Se, como os solos brasileiros, os produtos agrícolas também apresentam baixas concentrações desse elemento e essa deficiência causa graves riscos para a saúde humana. Além das plantas, os cogumelos têm a capacidade de acumular grandes quantidades de Se, e, essa característica associada ao elevado valor nutricional, por ser fonte de proteínas carboidratos vitaminas B1, B2 e B3, cálcio e ferro, faz dos cogumelos alimentos para suprir carências nutricionais diversas. A biodisponibilidade, definida como a proporção de nutrientes ingeridos que é utilizada para funções fisiológicas normais ou armazenados, deve ser considerada na avaliação nutricional de um alimento. O objetivo deste trabalho foi enriquecer e determinar a biodisponibilidade de Se nos cogumelos Pleurotus ostreatus. Os cogumelos foram produzidos em substrato à base de casca de café enriquecido com diferentes concentrações de Se (0; 3,2; 6,4; 12,8; 25.4; 51; 76,4; 102 mg kg-1), na forma de selenito de sódio. Determinou-se a eficiência biológica (EB), as concentrações de Se e também de Ca. Cd, Cu, Fe, K, Mg, Mn, Na, N, P, Pb, Zn, em três colheitas consecutivas do cogumelo em um mesmo substrato Para avaliar a biodisponibilidade do Se 64 ratos da linhagem Wistar, receberam dietas contendo cogumelos P. ostreatus enriquecidos ou não com Se. A EB de P. ostreatus foi afetada tanto pelo número de colheitas quanto pelas doses de Se adicionadas ao substrato. Os maiores valores de EB, situados entre 13,06 e 37,56 foram constatados na primeira colheita. Valores de EB entre 2,47 e 11,09 foram obtidos na terceira colheita, após um período que variou de 43 a 79 dias. Na concentração de 3,2 mg kg-1 de Se os cogumelos apresentaram cerca de 55 ug g-1 de Se na massa seca. A quantidade de Se máxima absorvida pelo fungo ocorreu quando foi adicionada ao substrato 51 mg kg-1 de Se, embora, o melhor aproveitamento do Se tenha ocorrido na concentração de 0,16 mmol kg-1 com absorção de 34 % do Se adicionado. O ensaio biológico mostrou que o Se presente nos cogumelos foi capaz de atravessar a barreira intestinal e atingir a circulação dos animais. Os ratos alimentados com dietas contendo cogumelos enriquecidos com Se apresentaram cerca de 700 ug L-1 de Se no plasma sangüíneo, enquanto os alimentados com a mesma quantidade de Se na forma de selenito de sódio apresentaram cerca de 500 ug L-1 (P<0,05). A atividade da enzima Gpx plasmática foi de cerca de 2000 nmol mm-1 mL-1 nos animais que se alimentaram de dietas contendo ou não cogumelos enriquecidos com Se (P>0,05). A análise protéica do plasma sangüíneo por cromatografia mostrou não haver diferença no perfil cromatográfico das amostras. O peptídeo em maior concentração foi detectado aos 24 min de corrida cromatográfica e foi estimado o peso molecular de, aproximadamente, 7,7 kDa. Entretanto, a concentração de Se nesse peptídeo foi 2,76, 6,90 e 5,27 ug L-1, respectivamente nos ratos alimentados sem Se, com cogumelos enriquecidos com Se e com selenito de sódio. Com base nestes resultados pode-se concluir que o selenito de sódio adicionado ao substrato em concentrações de 3,2 a 12,8 mg kg-1 estimulou a produção de cogumelos que foram capazes de acumular Se quando cultivados na presença desse elemento, a EB foi maior na primeira colheita do cogumelo; as concentrações de 3,2 e 12,8 mg kg-1 resultaram em 34% de aproveitamento do Se adicionado ao substrato; o Se presente no cogumelo foi mais absorvido pelos animais do que o Se na forma de selenato de sódio; o Se presente no cogumelo está não só no plasma sangüíneo como também è metabolizado e inserido nos peptídeos séricos; o cogumelo P. ostreatus pode ser uma excelente fonte alimentar de Se.

This thesis deals with design, development and testing of device for collecting fly data in ultralight airplane or helicopter. The basic collected value is a count of fly hours of each pilot. Additional fly data are latitude, longitude and altitude. Purpose of this device is a fair pricing for use of the airplane. Another utilization is in analysis of flight path or in pilot training. This device is succesfully made from miniature computer Raspberry Pi and uses GPS data. A reader will be informed about aviation regulations, embedded systems, global positioning system and wireless internet connection.