Nos últimos anos tem se intensificado o uso de produtos com a finalidade de aumentar a produtividade na cultura da soja. Dentre estes estão os bioestimulantes que podem possuir em sua constituição extratos de algas, aminoácidos e hormônios. No entanto, pouco se sabe sobre o efeito isolado de cada um destes constituintes. Frente a isto, esta pesquisa teve por objetivos avaliar o efeito da aplicação de aminoácidos isolados em plantas de soja. Para isto, o trabalho foi dividido em três experimentos. No primeiro, foi realizada a aplicação via sementes de glutamato, cisteína, fenilalanina e glicina em doses variáveis. Essa etapa foi conduzida em sistema de canteiros e foi avaliada a emergência, índice de velocidade de emergência, acúmulo de massa de matéria seca, metabolismo antioxidante (enzimas superóxido dismutase - SOD, catalase - CAT, peroxidase - POD, teor de peróxido de hidrogênio - H2O2, prolina e peroxidação lipídica - PL) e produtividade. A partir da seleção das melhores doses obtidas na primeira etapa, foi realizado o segundo experimento, conduzido em casa de vegetação. As aplicações desse experimento foram realizadas no tratamento de semente, via foliar ou em ambas as épocas, além disso, foi realizada a aplicação de todos os aminoácidos em associação. Nesse experimento foram avaliados metabolismo antioxidante, enzimas de resistência (polifenoloxidase - PFO e fenilalanina amônia-liase - PAL), metabolismo do nitrogênio (enzimas nitrato redutase e urease, teor de NO3-, NH4+, N-Aa, ureídeos e N-Total), variáveis de crescimento de raíz, acúmulo de massa de matéria seca e produtividade. Já o experimento III foi realizado em campo, utilizando os mesmos tratamentos do experimento II. Foram avaliados o metabolismo antioxidante, enzimas de resistência, metabolismo do nitrogênio, massa de matéria seca e produtividade. Todos os experimentos foram conduzidos em delineamento em blocos casualizados com quatro repetições para cada tratamento. Todos os aminoácidos proporcionaram efeito positivo em diversas variáveis fisiológicas analisadas. O uso de glutamato, fenilalanina, cisteína e glicina de forma isolada repercutiram em melhores efeitos quando a aplicação é realizada somente no tratamento de sementes. A partir da aplicação desses aminoácidos ocorreu incremento da assimilação de nitrogênio e no acúmulo de massa de matéria seca, o que levou a maior produtividade dessas plantas. O maior efeito na produtividade foi observado por meio da aplicação de fenilalanina em todos os experimentos, quando comparados com os demais aminoácidos. Com relação ao metabolismo antioxidante o uso de cisteína no tratamento de sementes proporcionou aumento da atividade das enzimas SOD e PAL e redução da PL. O uso de fenilalanina no tratamento de sementes induz ao incremento da CAT e SOD e o glutamato induz o aumento de PAL e SOD. A utilização de todos os aminoácidos em associação somente foi eficiente na aplicação foliar, o que proporcionou maior desenvolvimento de raíz, maior assimilação de nitrogênio, acúmulo de massa de matéria seca e produtividade. Portanto, foi possível perceber que o glutamato, cisteína, fenilalanina e glicina apresentam importante papel de sinalização em plantas, pois pequenas doses já são suficientes para induzir ao incremento de parâmetros fisiológicos e, consequentemente aumentar a produtividade. / In recent years, the use of products to increase productivity in soybean has been intensified. Bio-stimulants can have in their constitution algae extracts, amino acids and hormones. However, little is known about the isolated effect of each of these constituents. Facing this problem, this research aimed to evaluate the effect of the application of single amino acids to soybeans. For this, the work was divided into three experiments. In the first, the application of amino acids was performed via glutamate, cysteine, phenylalanine and glycine to seeds. This stage was carried out on planting beds and the following variables were evaluated: emergency, emergency speed index, dry matter accumulation, antioxidant metabolism (superoxide dismutase - SOD, catalase - CAT, peroxidase - POD, hydrogen peroxide - H2O2 - content, proline and lipid peroxidation - PL) and productivity. From the selection of the best rates obtained in the first stage, the second experiment was carried out in a greenhouse. The applications of this experiment were performed as seed treatments, foliar application and both procedures; furthermore, the application of all amino acids in combination was also performed. In this experiment, the following variables were evaluated: antioxidant metabolism, resistance enzymes (polyphenol oxidase - PFO and phenylalanine ammonia lyase - PAL), nitrogen metabolism (nitrate reductase and urease, NO3- content, NH4+, N-Aa, ureide and N-Total), root growth, dry matter accumulation and productivity. The third experiment was carried out in the field using the same treatments of the second experiment. The following variables were evaluated: antioxidant metabolism, resistance enzymes, nitrogen metabolism, dry matter and productivity. All experiments were carried out in a randomized block design with four replications for each treatment. All amino acids provided positive effect on several physiological variables. The use of glutamate, phenylalanine, cysteine, and glycine alone lead to the best effect when the application was done only as seed treatment. From the application of these amino acids, the nitrogen assimilation was increased and the dry matter accumulation, which led to higher productivity of the plants. The greatest effect on productivity was observed by application of phenylalanine in all experiments, when compared with other amino acids. Regarding the antioxidant metabolism, cysteine use in seed treatment increased SOD and PAL activity and PL reduction. The phenylalanine use in seed treatment increased CAT and SOD activities and glutamate induced an increase of PAL and SOD activities. The use of all amino acids in association was only effective in foliar application, which provided further development of root, greater assimilation of nitrogen, dry matter accumulation and productivity. So, it was possible to conclude that glutamate, cysteine, phenylalanine and glycine have an important signaling role in plants, because small rates are enough to induce the increase of physiological parameters and consequently increase productivity.

A deposição eletroquímica, ou eletrodeposição, é uma técnica amplamente utilizada na obtenção de recobrimentos metálicos. A presença de certos compostos químicos (aditivos) nos banhos eletrolíticos pode influenciar o processo de eletrodeposição de maneira significativa. A glicina é um aminoácido presente em muitos banhos para a eletrodeposição de filmes finos de ligas de cobalto, que são interessantes devido às suas propriedades magnéticas. As propriedades de algumas ligas à base de cobalto obtidas a partir de banhos contendo glicina já foram bem descritas, mas há falta de estudos mais específicos sobre o papel do aminoácido no processo de eletrodeposição do cobalto. Esta Tese apresenta estudos realizados na tentativa de compreender a influência da glicina no mecanismo de eletrodeposição do cobalto. Técnicas de análise in situ, envolvendo espectroscopia no infravermelho por reflexão externa e medidas de pH na região próxima a interface via microeletrodo indicador foram acopladas aos estudos eletroquímicos. Depósitos de cobalto de boa qualidade foram obtidos a partir de banhos contendo glicina, e sob condições de sobrepotencial mais elevadas do que as possíveis para sistemas sem aditivos, onde ocorre precipitação de hidróxidos. Análises dos experimentos de voltametria cíclica indicaram a eletroatividade de complexos cobalto-glicina, e cinética de redução mais lenta foi observada, em relação a sistema sem glicina em valores de pH suficientemente elevados. Os estudos cinéticos foram dificultados pela reação de desprendimento de hidrogênio e a existência de diversos equilíbrios químicos em solução. Durante a eletrodeposição de cobalto em soluções contendo glicina, um aumento bastante significativo no pH próximo da interface foi observado. Os experimentos espectroeletroquímicos também demonstraram deslocamento dos equilíbrios químicos de complexação do cobalto em solução, devido ao aumento do pH interfacial. Todos os estudos mostraram que a presença de glicina favorece a reação de desprendimento de hidrogênio, diminuindo a eficiência de corrente do processo de eletrodeposição. Ainda assim, a glicina se mostrou eficaz na estabilização da solução eletrolítica. / The electrochemical deposition, or electrodeposition, is a widely used technique to obtain metallic coatings. The presence of certain chemical species (additives) in plating baths can significantly influence the metal electrodeposition process. Glycine is an aminoacid present in many electrolytic solutions for electrodeposition of cobalt thin films and alloys, which are interesting due to their magnetic properties. The properties of some Co-based alloys obtained from glycine-containing baths are well documented, but studies of the exact role of the aminoacid are lacking. This Thesis presents studies attempting to understand the influence of glycine on the mechanisms of cobalt electrodeposition. In situ analysis techniques - external reflection FTIR spectroscopy and pH measurement near the electrochemical interface using indicator microelectrodes - were coupled to the electrochemical studies. Good-quality cobalt deposits were obtained from glycine-containing baths, and under higher overpotentials than possible over systems with no additive (in which precipitation of hydroxides occurs). Analysis of the cyclic voltammetry experiments indicated the electroactivity of cobalt-glycine complexes, and the slower reduction kinetics in comparison with glycine-free solutions at sufficiently high pH values. The kinetic studies were hindered by the parallel hydrogen evolution reaction and the existence of several chemical equilibria in solution. During cobalt electrodeposition from glycine-containing solutions, an expressive elevation of the near interface pH was observed. The spectroelectrochemical experiments also showed the displacement of cobalt complexation equilibria in solution, caused by the increase in the interfacial pH. All the conducted studies showed that the presence of glycine favors the hydrogen evolution reaction, decreasing the current efficiency for the electrodeposition process. Nevertheless, glycine was able to stabilize the electrolyte solution.

A radioterapia é amplamente utilizada no tratamento de tumores pélvicos, incluindo os de bexiga, intestino e reto. Ela apresenta efeitos danosos, notadamente em tecidos que apresentam intensa renovação celular, sendo a mucosa intestinal altamente susceptível. Nesse contexto, a suplementação dietética com aminoácidos tem se mostrado uma terapia promissora para minimizar este dano. O objetivo desse estudo foi determinar o efeito da suplementação dietética com os aminoácidos L-arginina e glicina na estrutura da parede do cólon de ratos submetidos a irradiação abdominal. Quarenta ratos Wistar machos adultos foram distribuídos aleatoriamente em quatro grupos, cada um com dez animais: I controle não irradiado e sem suplementação de aminoácidos; II controle irradiado e sem suplementação de aminoácidos; III irradiado e suplementado com L-arginina; IV irradiado e suplementado com glicina. O período de suplementação dietética foi de 14 dias, com a irradiação ocorrendo no 8. dia do experimento. A análise estereológica mostrou que a irradiação provocou diminuição do volume total da parede colônica dos animais dos grupos II e III em relação aos animais saudáveis, mas não dos ratos que receberam suplementação de glicina. A camada mucosa dos animais irradiados de todos os grupos diminuiu quando comparada com os ratos saudáveis não irradiados. Os animais irradiados que não receberam suplementação de aminoácido apresentaram diminuição da camada muscular da mucosa, quando comparados com os grupos I e IV, e o grupo de ratos suplementados com glicina apresentou aumento significativo da camada submucosa em relação aos grupos I e II. Os animais do grupo III mostraram diminuição da camada muscular própria em comparação aos grupos I e IV. A suplementação com L-arginina foi eficaz na manutenção do volume parcial do epitélio da camada mucosa. Nossos resultados sugerem que a suplementação de glicina apresentou efeitos superiores ao da suplementação com L-arginina na estrutura da parede colônica, haja vista que foi capaz de manter a espessura da parede e a superfície epitelial da mucosa, enquanto a Larginina foi capaz de manter o volume parcial do epitélio e a superfície epitelial, mas não o volume total da parede intestinal. / Radiotherapy is widely used for the treatment of pelvic tumors, including malignancies of the bladder, intestine, and rectum. Radiotherapy has harmful effects, especially on tissues with intense cellular turnover, with the intestinal mucosa being highly susceptible. Within this context, dietary amino acid supplementation has proved to be a promising therapy for the minimization of this damage. The objective of the present study was to determine the effect of dietary supplementation with the amino acids L-arginine and glycine on the structure of the colon wall of rats submitted to abdominal irradiation. Forty male Wistar rats were randomly assigned to four groups of ten animals each: I non-irradiated control with no amino acid supplementation, II irradiated control with no amino acid supplementation, III irradiated group supplemented with L-arginine, and IV irradiated group supplemented with glycine. The animals received dietary supplementation for 14 days, with irradiation being applied on the 8th day of the experiment. Stereologic analysis showed that irradiation induced a reduction of the total volume of the colon wall of group II and III animals compared to healthy controls, but not of group IV. The mucosal layer of the irradiated animals of all groups was reduced compared to healthy non-irradiated animals. The irradiated animals that did not receive amino acid supplementation presented reduction of the muscle layer of the mucosa compared to groups I and IV, and the group of rats supplemented with glycine presented a significant increase of the submucosal layer compared to groups I and II. Group III animals showed a reduction of the muscularis propria layer compared to groups I and IV. Supplementation with L-arginine was effective in maintaining the partial volume of the epithelium of the mucosal layer. The present results suggest that glycine supplementation had a superior effect on the structure of the colon wall of rats submitted to abdominal irradiation compared to L-arginine supplementation since it was able to maintain the thickness of the wall and the epithelial surface of the mucosa, whereas L-arginine maintained the partial volume of the epithelium and the epithelial surface, but not the total volume of the intestinal wall.

Resumo não disponível. / Malnutrition is a worldwide problem affecting millions of unborn and young children during the most vulnerable stages of brain development (1). All restriction of protein during the perinatal period of life can alter the development of mammalian fetus and have marked repercussions on development of the Central Nervous System (CNS). The brain is vulnerable to protein malnutrition with altered morphologic and biochemical maturation, leading to impaired functions. The focus of this study is to investigate [U-14C]glycine metabolism in malnourished rats submitted to pre- and postnatal protein deprivation (diet: 8% protein with addition and without addition of L-methionine) on glycine metabolism of rats (normonourished group: 25% protein). It was observed that protein malnutrition alters oxidation to CO2, conversion to lipids and protein synthesis from [U-14C]glycine in cerebellum of malnourished rats without addition of L-methionine on a diet at 7 and 21 days of postnatal life. Our results also indicate that protein malnutrition causes a retardation in the normally ordered progression of brain development, and the malnourished groups have smaller cells, reduction in cell numbers and smaller cerebellar weight comparing to the control group.

A hiperglicinemia não-cetótica (HNC) é um erro inato do metabolismo causado pela deficiência do sistema de clivagem da glicina (Gli), levando ao acúmulo tecidual e plasmático desse aminoácido. Apesar de a fisiopatologia do dano neurológico apresentado pelos pacientes afetados por HNC ainda não estar bem esclarecida, tem sido sugerido que o acúmulo de Gli é neurotóxico. O presente trabalho investigou inicialmente os efeitos ex vivo da administração intracerebroventricular (ICV) de Gli sobre o metabolismo energético e o imunoconteúdo das proteínas cinases dependentes de mitógenos (MAPK) p38, ERK1/2 e JNK, sinaptofisina e proteína Tau em córtex cerebral e estriado de ratos de 30 dias de vida. Verificamos que a injeção ICV de Gli reduziu a produção de CO2 a partir de glicose e inibiu as atividades das enzimas citrato sintase e isocitrato desidrogenase em estriado. A Gli também diminuiu as atividades dos complexos da cadeia transportadora de elétrons I-III em estriado e do IV em córtex cerebral. Além disso, a Gli diminuiu a atividade da enzima creatina cinase (CK) e de sua isoforma mitocondrial em córtex cerebral e estriado. O tratamento com os antioxidantes melatonina (MEL) e creatina e com o antagonista do receptor NMDA (MK-801) preveniu a diminuição das atividades da CK e dos complexos I-III e IV causado pela administração de Gli. Ainda verificamos que a Gli diminuiu o conteúdo de sinaptofisina, e a fosforilação da proteína Tau e das MAPK p38, ERK1/2 e JNK. O tratamento com MK-801 preveniu a diminuição da fosforilação da p38 causada pela Gli O próximo passo foi estudar o efeito ex vivo da injeção ICV de Gli sobre o metabolismo energético, a homeostase redox e parâmetros gliais em córtex cerebral de ratos neonatos. Foi demonstrado que a injeção de Gli em ratos de 1 dia de vida diminuiu a atividade do complexo IV da cadeia transportadora de elétrons e da CK, além de induzir aumento da geração de espécies reativas, diminuir as concentrações de glutationa reduzida (GSH), aumentar os níveis de malondialdeído (MDA) e modular a atividade das enzimas antioxidantes superóxido dismutase (SOD), catalase (CAT) e glutationa peroxidase (GPx). A injeção de Gli ainda foi capaz de induzir reatividade glial demonstrada pelo aumento da marcação de S100B em córtex cerebral e estriado, e GFAP em corpo caloso. Além disso, o tratamento com MEL preveniu a inibição do complexo IV e da enzima CK, o aumento dos níveis de MDA, a diminuição de GSH e o aumento de S100B causada pela Gli. Na última parte de nossa investigação foi examinado o efeito in vitro da Gli sobre a homeostase energética e redox em cerebelo de ratos de 30 dias de idade A Gli aumentou a produção de espécies reativas, os níveis de MDA e diminuiu as concentrações de GSH, sem alterar o metabolismo energético no cerebelo. Além disso, a adição de MEL, trolox (análogo hidrossolúvel da vitamina E) e MK-801 preveniram os efeitos deletérios da Gli sobre os níveis de MDA e GSH em cerebelo. Como conclusão, o nosso estudo mostra que a Gli causa um prejuízo na homeostase energética e induz estresse oxidativo em cérebro de ratos jovens e neonatos, bem como provoca reatividade glial em cérebro de neonatos. A Gli também altera as vias de sinalização das MAPK e causa dano neuronal em córtex cerebral e estriado, além de induzir estresse oxidativo in vitro em cerebelo. Portanto, alterações na homeostase redox e energética e excitotoxicidade parecem contribuir, ao menos em parte, para a fisiopatologia do dano neurológico apresentado pelos portadores da HNC. / Nonketotic hyperglycinemia (NKH) is an inborn error of metabolism caused by a deficiency of the glycine (GLY) cleavage system, leading to tissue accumulation of this amino acid. Although the pathophysiology of neurological damage presented by patients affected by NKH is not yet well understood, it has been suggested that increased concentrations of GLY are toxic for the central nervous system. Therefore, we initially investigated the ex vivo effect of a single intracerebroventricular (ICV) administration of GLY on energy metabolism and immunocontent of the mitogen-activated protein kinases (MAPK) p38, ERK1/2 and JNK, synaptophysin, and Tau protein in cerebral cortex and striatum of thirty-days-old rats. We verified that the administration of GLY decreased CO2 production using glucose as substrate, and inhibited the activities of citrate synthase and isocitrate dehydrogenase in striatum. GLY also decreased the activities of the respiratory chain complexes I-III in striatum and IV in cerebral cortex. Furthermore, GLY decreased the activity of creatine kinase (CK) and of its mitochondrial isoform in cerebral cortex and striatum The antioxidants melatonin (MEL) and creatine, and the NMDA receptor antagonist MK-801 prevented the GLY-induced decrease of the activities of CK and of the complexes I-III and IV. It was further observed that GLY injection decreased synaptophysin immunocontent and the phosphorylation of Tau protein, p38, ERK1/2 e JNK in rat brain. MK-801 treatment prevented the decreased phosphorylation of p38 caused by GLY. Next, we evaluated the ex vivo effect of GLY ICV administration on energy and redox homeostasis and glial parameters in brain of neonatal rats. GLY injection decreased the activities of respiratory chain complex IV and CK, and also induced the generation of reactive species, decreased reduced glutathione (GSH) concentrations, increased malondialdehyde (MDA) levels and modulated the activities of the antioxidant enzymes superoxide dismutase, catalase and glutathione peroxidase. Moreover, GLY induced glial reactivity, as demonstrated by the increase in GFAP in corpus callosum and S100B in cerebral cortex and striatum MEL treatment prevented GLY-induced inhibition of complex IV and CK activities, decrease of GSH, and increase of MDA levels and S100B staining. In the last part of our study we assessed the in vitro effects of GLY on energy and redox homeostasis in cerebellum of thirty-day-old rats. We verified that GLY increased reactive species generation and MDA levels, and decreased GSH concentrations in rat cerebellum. Furthermore, the addition of MEL, trolox (hydrosoluble analogue of vitamin E) and MK-801 prevented MDA levels increase and GSH concentrations decrease caused by GLY. In conclusion, the present study demonstrated that GLY alters the energy metabolism and induces oxidative stress in brain of thirty-day-old and neonatal rats, and provokes glial reactivity in neonatal rat brain. GLY also alters MAPK signaling pathways and causes neuronal damage in rat cerebral cortex and striatum, besides inducing oxidative stress in cerebellum. Therefore, it may be presumed that bioenergetics dysfunction, oxidative stress and excitotoxicity contribute to the pathophysiology of brain damage observed in patients affected by NKH.

Resumo não disponível. / Malnutrition is a worldwide problem affecting millions of unborn and young children during the most vulnerable stages of brain development (1). All restriction of protein during the perinatal period of life can alter the development of mammalian fetus and have marked repercussions on development of the Central Nervous System (CNS). The brain is vulnerable to protein malnutrition with altered morphologic and biochemical maturation, leading to impaired functions. The focus of this study is to investigate [U-14C]glycine metabolism in malnourished rats submitted to pre- and postnatal protein deprivation (diet: 8% protein with addition and without addition of L-methionine) on glycine metabolism of rats (normonourished group: 25% protein). It was observed that protein malnutrition alters oxidation to CO2, conversion to lipids and protein synthesis from [U-14C]glycine in cerebellum of malnourished rats without addition of L-methionine on a diet at 7 and 21 days of postnatal life. Our results also indicate that protein malnutrition causes a retardation in the normally ordered progression of brain development, and the malnourished groups have smaller cells, reduction in cell numbers and smaller cerebellar weight comparing to the control group.

A hiperglicinemia não-cetótica (HNC) é um erro inato do metabolismo causado pela deficiência do sistema de clivagem da glicina (Gli), levando ao acúmulo tecidual e plasmático desse aminoácido. Apesar de a fisiopatologia do dano neurológico apresentado pelos pacientes afetados por HNC ainda não estar bem esclarecida, tem sido sugerido que o acúmulo de Gli é neurotóxico. O presente trabalho investigou inicialmente os efeitos ex vivo da administração intracerebroventricular (ICV) de Gli sobre o metabolismo energético e o imunoconteúdo das proteínas cinases dependentes de mitógenos (MAPK) p38, ERK1/2 e JNK, sinaptofisina e proteína Tau em córtex cerebral e estriado de ratos de 30 dias de vida. Verificamos que a injeção ICV de Gli reduziu a produção de CO2 a partir de glicose e inibiu as atividades das enzimas citrato sintase e isocitrato desidrogenase em estriado. A Gli também diminuiu as atividades dos complexos da cadeia transportadora de elétrons I-III em estriado e do IV em córtex cerebral. Além disso, a Gli diminuiu a atividade da enzima creatina cinase (CK) e de sua isoforma mitocondrial em córtex cerebral e estriado. O tratamento com os antioxidantes melatonina (MEL) e creatina e com o antagonista do receptor NMDA (MK-801) preveniu a diminuição das atividades da CK e dos complexos I-III e IV causado pela administração de Gli. Ainda verificamos que a Gli diminuiu o conteúdo de sinaptofisina, e a fosforilação da proteína Tau e das MAPK p38, ERK1/2 e JNK. O tratamento com MK-801 preveniu a diminuição da fosforilação da p38 causada pela Gli O próximo passo foi estudar o efeito ex vivo da injeção ICV de Gli sobre o metabolismo energético, a homeostase redox e parâmetros gliais em córtex cerebral de ratos neonatos. Foi demonstrado que a injeção de Gli em ratos de 1 dia de vida diminuiu a atividade do complexo IV da cadeia transportadora de elétrons e da CK, além de induzir aumento da geração de espécies reativas, diminuir as concentrações de glutationa reduzida (GSH), aumentar os níveis de malondialdeído (MDA) e modular a atividade das enzimas antioxidantes superóxido dismutase (SOD), catalase (CAT) e glutationa peroxidase (GPx). A injeção de Gli ainda foi capaz de induzir reatividade glial demonstrada pelo aumento da marcação de S100B em córtex cerebral e estriado, e GFAP em corpo caloso. Além disso, o tratamento com MEL preveniu a inibição do complexo IV e da enzima CK, o aumento dos níveis de MDA, a diminuição de GSH e o aumento de S100B causada pela Gli. Na última parte de nossa investigação foi examinado o efeito in vitro da Gli sobre a homeostase energética e redox em cerebelo de ratos de 30 dias de idade A Gli aumentou a produção de espécies reativas, os níveis de MDA e diminuiu as concentrações de GSH, sem alterar o metabolismo energético no cerebelo. Além disso, a adição de MEL, trolox (análogo hidrossolúvel da vitamina E) e MK-801 preveniram os efeitos deletérios da Gli sobre os níveis de MDA e GSH em cerebelo. Como conclusão, o nosso estudo mostra que a Gli causa um prejuízo na homeostase energética e induz estresse oxidativo em cérebro de ratos jovens e neonatos, bem como provoca reatividade glial em cérebro de neonatos. A Gli também altera as vias de sinalização das MAPK e causa dano neuronal em córtex cerebral e estriado, além de induzir estresse oxidativo in vitro em cerebelo. Portanto, alterações na homeostase redox e energética e excitotoxicidade parecem contribuir, ao menos em parte, para a fisiopatologia do dano neurológico apresentado pelos portadores da HNC. / Nonketotic hyperglycinemia (NKH) is an inborn error of metabolism caused by a deficiency of the glycine (GLY) cleavage system, leading to tissue accumulation of this amino acid. Although the pathophysiology of neurological damage presented by patients affected by NKH is not yet well understood, it has been suggested that increased concentrations of GLY are toxic for the central nervous system. Therefore, we initially investigated the ex vivo effect of a single intracerebroventricular (ICV) administration of GLY on energy metabolism and immunocontent of the mitogen-activated protein kinases (MAPK) p38, ERK1/2 and JNK, synaptophysin, and Tau protein in cerebral cortex and striatum of thirty-days-old rats. We verified that the administration of GLY decreased CO2 production using glucose as substrate, and inhibited the activities of citrate synthase and isocitrate dehydrogenase in striatum. GLY also decreased the activities of the respiratory chain complexes I-III in striatum and IV in cerebral cortex. Furthermore, GLY decreased the activity of creatine kinase (CK) and of its mitochondrial isoform in cerebral cortex and striatum The antioxidants melatonin (MEL) and creatine, and the NMDA receptor antagonist MK-801 prevented the GLY-induced decrease of the activities of CK and of the complexes I-III and IV. It was further observed that GLY injection decreased synaptophysin immunocontent and the phosphorylation of Tau protein, p38, ERK1/2 e JNK in rat brain. MK-801 treatment prevented the decreased phosphorylation of p38 caused by GLY. Next, we evaluated the ex vivo effect of GLY ICV administration on energy and redox homeostasis and glial parameters in brain of neonatal rats. GLY injection decreased the activities of respiratory chain complex IV and CK, and also induced the generation of reactive species, decreased reduced glutathione (GSH) concentrations, increased malondialdehyde (MDA) levels and modulated the activities of the antioxidant enzymes superoxide dismutase, catalase and glutathione peroxidase. Moreover, GLY induced glial reactivity, as demonstrated by the increase in GFAP in corpus callosum and S100B in cerebral cortex and striatum MEL treatment prevented GLY-induced inhibition of complex IV and CK activities, decrease of GSH, and increase of MDA levels and S100B staining. In the last part of our study we assessed the in vitro effects of GLY on energy and redox homeostasis in cerebellum of thirty-day-old rats. We verified that GLY increased reactive species generation and MDA levels, and decreased GSH concentrations in rat cerebellum. Furthermore, the addition of MEL, trolox (hydrosoluble analogue of vitamin E) and MK-801 prevented MDA levels increase and GSH concentrations decrease caused by GLY. In conclusion, the present study demonstrated that GLY alters the energy metabolism and induces oxidative stress in brain of thirty-day-old and neonatal rats, and provokes glial reactivity in neonatal rat brain. GLY also alters MAPK signaling pathways and causes neuronal damage in rat cerebral cortex and striatum, besides inducing oxidative stress in cerebellum. Therefore, it may be presumed that bioenergetics dysfunction, oxidative stress and excitotoxicity contribute to the pathophysiology of brain damage observed in patients affected by NKH.

A radioterapia é amplamente empregada no tratamento de tumores abdominais. Entretanto, o seu emprego provoca danos indesejáveis ao tecido sadio, especialmente o intestinal, refletidos por meio de manifestações clínicas e histológicas. Buscando minimizar esses efeitos colaterais, inúmeras alternativas vêm sendo estudadas, dentre elas a suplementação dietética com aminoácidos. O objetivo deste estudo foi determinar o efeito da suplementação dietética com os aminoácidos L-glutamina, L-arginina e glicina nas camadas submucosa e muscular do íleo de ratos submetidos a irradiação abdominal. Cinqüenta ratos Wistar machos adultos foram distribuídos aleatoriamente em cinco grupos: I Controle não irradiado e sem suplementação de aminoácidos; II Controle irradiado e sem suplementação de aminoácidos; III irradiado e suplementado com L-glutamina; IV irradiado e suplementado com glicina; V irradiado e suplementado com L-arginina. O período de suplementação dietética foi de 14 dias, com a irradiação ocorrendo no 8. dia do experimento. A irradiação provocou diminuição da espessura da camada submucosa dos animais do grupo II, como também do conteúdo de colágeno, em comparação ao grupo controle não irradiado. A suplementação com L-arginina e glicina provocou aumento expressivo da espessura da camada submucosa, enquanto a suplementação com L-glutamina manteve a espessura dessa camada similar à observada nos animais não irradiados. Os animais com dieta suplementada com L-arginina e glicina também apresentaram aumento da espessura da camada muscular circular interna, em comparação aos ratos dos grupos I, não se observando diferenças no que se refere à camada muscular longitudinal externa. A suplementação com aminoácidos levou a aumento na intensidade de imunomarcação de colágeno tipo I nos animais do grupo IV, menos marcante no grupo III, e o grupo V foi o que mais se assemelhou ao observado nos animais não-irradiados. No tocante ao colágeno tipo III, a imunomarcação foi mais intensa no grupo IV, menos marcante no grupo V, e no grupo de ratos suplementado com L-glutamina, foi similar à encontrada nos animais não-irradiados. Os resultados sugerem que a suplementação dietética com glicina e L-arginina leva a aumento da quantidade de colágeno na parede ileal de ratos submetidos a radioterapia abdominal, eventualmente predispondo ao surgimento de fibrose intestinal, enquanto que a suplementação com L-glutamina propicia a manutenção da espessura da camada submucosa e pode contribuir para a atenuação dos efeitos colaterais decorrentes da irradiação. / Radiotherapy is widely employed in the treatment of abdominal tumors. Nevertheless, its use damages healthy tissue, especially intestinal tissue, with consequent clinical and histological manifestations. In order to minimize these side effects, several alternatives are being studied, including dietary supplementation with amino acids. The aim of this study was to determine the effect of dietary supplementation with L-glutamine, L-arginine, and glycine on the submucosal and muscular layers of the ileum of rats submitted to abdominal radiation. Fifty male Wistar rats weighing 255 to 325 g were randomly divided into five groups: I Control not irradiated and not supplemented with amino acids; II Control irradiated but not supplemented with amino acids; III irradiated and supplemented with L-glutamine; IV irradiated and supplemented with glycine; V irradiated and supplemented with L-arginine. The period of dietary supplementation lasted 14 days, with radiation taking place on the 8th day of the experiment. Radiation determined a decrease in the thickness and in the collagen content of the submucosal layer in group II animals compared to the non-irradiated group. Supplementation with L-arginine and glycine induced a marked increase in the thickness of the submucosal layer, while supplementation with L-glutamine caused no changes compared to non-irradiated animals. The animals receiving a diet supplemented with L-arginine and glycine also showed increased thickness of the internal circular muscle layer compared to group I rats, with no difference in the external longitudinal muscle layer. Supplementation with amino acids led to increased immunostaining of type 1 collagen in group IV animals, with less intense staining in group III and no difference in group V compared to non-irradiated animals. Regarding type III collagen, immunostaining was more intense in group IV and less intense in group V, while in rats supplemented with L-glutamine there was no difference compared to non-irradiated animals. These results suggest that dietary supplementation with glycine and L-arginine induces an increase in the collagen content of the ileal wall of rats submitted to abdominal radiotherapy, eventually predisposing it to intestinal fibrosis, while supplementation with L-glutamine favors the maintenance of the submucosal layer thickness and can contribute to attenuating the side effects of radiation.

Resumo não disponível. / Malnutrition is a worldwide problem affecting millions of unborn and young children during the most vulnerable stages of brain development (1). All restriction of protein during the perinatal period of life can alter the development of mammalian fetus and have marked repercussions on development of the Central Nervous System (CNS). The brain is vulnerable to protein malnutrition with altered morphologic and biochemical maturation, leading to impaired functions. The focus of this study is to investigate [U-14C]glycine metabolism in malnourished rats submitted to pre- and postnatal protein deprivation (diet: 8% protein with addition and without addition of L-methionine) on glycine metabolism of rats (normonourished group: 25% protein). It was observed that protein malnutrition alters oxidation to CO2, conversion to lipids and protein synthesis from [U-14C]glycine in cerebellum of malnourished rats without addition of L-methionine on a diet at 7 and 21 days of postnatal life. Our results also indicate that protein malnutrition causes a retardation in the normally ordered progression of brain development, and the malnourished groups have smaller cells, reduction in cell numbers and smaller cerebellar weight comparing to the control group.

Made available in DSpace on 2015-04-01T14:16:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 1756619 bytes, checksum: d052f1be18e53f2beddaa57cda5b0a22 (MD5) Previous issue date: 2012-12-13 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Substrate-binding subunits are very important components of the solute importation system, known as the osmoprotectant system, which consists of a membrane protein belonging to the ABC superfamily. These molecules recognize specific substrates that have different physiological roles in prokaryotes, i.e. roles that contribute to the survival of these organisms in environments with high concentrations of salt. Using MEGA 5.05 software, this study performed a phylogenetic analysis of 431 nucleotide sequences of these subunits, orthologous to each other, collected from the database contained on the website http://www.genome.jp/kegg/. As a result of this analysis, phylogenetic trees were generated that clearly demonstrated that there was a horizontal transfer of some genes due to the sharing by different organisms. Also, two probable ancestral sequences were generated that showed homology with permeases that transport choline, glycine betaine and carnitine, which are trimethylamines currently present in various prokaryotes. Therefore, this system probably arose in prokaryotic organisms with the basic function of capturing nutrients, and by performing this basal function of being shared with other organisms, was fixed to the genome. However, because of the diversification of habitats by the prokaryotes, this system contributed decisively to the adaptation of these organisms to different environments, especially environments that had a high salt concentration; thus, acting and being currently characterized as a system of osmoprotection. / As subunidades ligadoras de substrato são componentes muito importantes do sistema de importação de soluto conhecido, como sistema de osmoproteção, que consiste em uma proteína de membrana pertencente à superfamlía ABC. Estas moléculas reconhecem substratos específicos que apresentam papéis fisiológicos diversos em procariotos, incluindo a colaboração para a sobrevivência destes organismos em ambientes com elevada concentração de sal. Utilizando o software MEGA 5.05, foi realizada uma análise filogenética de 431 sequências nucleotídicas destas subunidades, ortólogas entre si, coletadas a partir do banco de dados contido no site ttp://www.genome.jp/kegg/. Como resultado desta análise, foram geradas árvores filogenéticas que demonstraram claramente que houve a transferência horizontal de alguns dos genes devido ao ompartilhamento por organismos diferentes. Foram geradas também duas prováveis sequências ancestrais que apresentam homologia com permeases que transportam colina, glicina betaína e carnitina, que são aminas trimetiladas, presentes atualmente em diversos procariotos. Portanto, este sistema provavelmente surgiu em organismos procarióticos com a função básica de captura de nutrientes e por desempenhar esta função basal, ao ser compartilhado com outros organismos, foi fixado aos genomas. No entanto, a partir da diversificação de habitats, por parte dos procariotos, este sistema colaborou de forma decisiva para a adaptação destes organismos aos mais diversos ambientes, incluindo, especialmente os ambientes que apresentavam uma elevada concentração de sal, atuando e sendo caracterizado atualmente como um sistema de osmoproteção.