Objetivos: Investigar o dano a lipídios, proteínas e ao DNA, níveis de glicosaminoglicanos (GAGs) e as concentrações de interleucina 1-β (IL1-β) em sangue de pacientes com Mucopolissacaridose (MPS) tipo II no diagnóstico e durante a terapia de reposição enzimática (TRE) e correlacioná-los com parâmetros de estresse oxidativo, bem como analisar o efeito in vitro da genisteína sob o dano ao DNA em leucócitos de pacientes com MPS tipo IVA. Métodos: Amostras de sangue e urina de doze pacientes com MPS II no diagnóstico e sob tratamento com TRE, além de controles saudáveis foram utilizados para avaliar: índice de lipoperoxidação e oxidação de proteínas (medida a partir do conteúdo de grupamentos carbonila e SH) em plasma, GAGs urinários, níveis de IL1-β plasmáticos, bem como índice de dano ao DNA em leucócitos através do ensaio cometa, também utilizada para avaliar o dano ao DNA em leucócitos de pacientes com MPS IVA, previamente incubados em diferentes concentrações de genisteína ou em tampão fosfato salino e dimetilsulfóxido. Resultados e Discussão: Foi observada a presença de dano oxidativo a biomoléculas em sangue de pacientes com MPS II, com altos níveis de lipoperoxidação, conteúdo de grupamentos carbonila, dano ao DNA e redução de grupos sulfidrila. Houve redução no dano ao DNA e na lipoperoxidação após TRE, além de aumento de grupamentos sulfidrila, embora a terapia não tenha sido capaz de reverter o dano a carbonila. Nossos resultados sugerem que o aumento dos GAGs induz o dano aos lipídios e ao DNA. A adição in vitro de genisteína (10, 30 e 50 μM) em amostras de sangue de pacientes MPS IVA acarretou em um aumento estatisticamente significativo no índice de dano ao DNA. Conclusões: Estresse oxidativo e inflamação estão envolvidos na fisiopatologia da MPS II. Além disso, a TRE mostrou ter papel protetor contra o dano ao DNA e a lipídios. A genisteína nas doses 10, 30 e 50 μM aumentou in vitro o índice de dano ao DNA em leucócitos de pacientes MPS IVA, demonstrando citotoxicidade. / Objectives: Investigate lipid, protein and DNA damage, glycosaminoglycans (GAGs) levels and the inflammatory marker interleukin 1-β (IL1-β) concentration of mucopolysaccharidosis (MPS) II patients at the moment of diagnosis and during enzyme replacement therapy (ERT), correlate these findings with oxidative stress parameters, as well as investigate the in vitro effect of genistein on DNA injury in leukocytes from MPS IVA patients. Material and Methods: Blood and urine samples from twelve MPS II patients at diagnosis and under ERT and healthy controls were evaluated regarding the parameters: lipid peroxidation index and protein oxidation (carbonyl and SH group contents) in plasma, urinary GAGs, as well as IL-1β in plasma and DNA damage index in leukocytes. Besides, blood samples from MPS IVA patients were incubated with different concentrations of genistein or phosphate buffered saline (PBS) and dimethylsulfoxide (DMSO), and the DNA damage index in leukocytes was evaluated by the comet assay. Results and Discussion: MPS II patients presented oxidative damage to biomolecules with high levels of lipid peroxidation, carbonyl content and DNA damage, as well as a reduction on SH groups. There was a decrease in DNA damage and lipid oxidative injury after ERT, and an increase in SH levels, although this therapy was not able to reverse carbonyl content. The high levels of urinary GAGs in MPS II patients were reduced after ERT and positively correlated with DNA and lipid oxidative injury, suggesting that GAGs accumulation induce lipid peroxidation and DNA damage. MPS IVA patients blood treated in vitro with genistein (10, 30 e 50 μM) had higher DNA damage index when compared to samples treated with PBS buffer and DMSO. Conclusions: Oxidative stress and inflammation process are involved in MPS II pathophysiology, and ERT protects against DNA and lipid injury, probably by reducing GAGs accumulation. Genistein increased in vitro DNA damage in leukocytes from MPS IVA patients, demonstrating cytotoxicity.

Objetivos: Investigar o dano a lipídios, proteínas e ao DNA, níveis de glicosaminoglicanos (GAGs) e as concentrações de interleucina 1-β (IL1-β) em sangue de pacientes com Mucopolissacaridose (MPS) tipo II no diagnóstico e durante a terapia de reposição enzimática (TRE) e correlacioná-los com parâmetros de estresse oxidativo, bem como analisar o efeito in vitro da genisteína sob o dano ao DNA em leucócitos de pacientes com MPS tipo IVA. Métodos: Amostras de sangue e urina de doze pacientes com MPS II no diagnóstico e sob tratamento com TRE, além de controles saudáveis foram utilizados para avaliar: índice de lipoperoxidação e oxidação de proteínas (medida a partir do conteúdo de grupamentos carbonila e SH) em plasma, GAGs urinários, níveis de IL1-β plasmáticos, bem como índice de dano ao DNA em leucócitos através do ensaio cometa, também utilizada para avaliar o dano ao DNA em leucócitos de pacientes com MPS IVA, previamente incubados em diferentes concentrações de genisteína ou em tampão fosfato salino e dimetilsulfóxido. Resultados e Discussão: Foi observada a presença de dano oxidativo a biomoléculas em sangue de pacientes com MPS II, com altos níveis de lipoperoxidação, conteúdo de grupamentos carbonila, dano ao DNA e redução de grupos sulfidrila. Houve redução no dano ao DNA e na lipoperoxidação após TRE, além de aumento de grupamentos sulfidrila, embora a terapia não tenha sido capaz de reverter o dano a carbonila. Nossos resultados sugerem que o aumento dos GAGs induz o dano aos lipídios e ao DNA. A adição in vitro de genisteína (10, 30 e 50 μM) em amostras de sangue de pacientes MPS IVA acarretou em um aumento estatisticamente significativo no índice de dano ao DNA. Conclusões: Estresse oxidativo e inflamação estão envolvidos na fisiopatologia da MPS II. Além disso, a TRE mostrou ter papel protetor contra o dano ao DNA e a lipídios. A genisteína nas doses 10, 30 e 50 μM aumentou in vitro o índice de dano ao DNA em leucócitos de pacientes MPS IVA, demonstrando citotoxicidade. / Objectives: Investigate lipid, protein and DNA damage, glycosaminoglycans (GAGs) levels and the inflammatory marker interleukin 1-β (IL1-β) concentration of mucopolysaccharidosis (MPS) II patients at the moment of diagnosis and during enzyme replacement therapy (ERT), correlate these findings with oxidative stress parameters, as well as investigate the in vitro effect of genistein on DNA injury in leukocytes from MPS IVA patients. Material and Methods: Blood and urine samples from twelve MPS II patients at diagnosis and under ERT and healthy controls were evaluated regarding the parameters: lipid peroxidation index and protein oxidation (carbonyl and SH group contents) in plasma, urinary GAGs, as well as IL-1β in plasma and DNA damage index in leukocytes. Besides, blood samples from MPS IVA patients were incubated with different concentrations of genistein or phosphate buffered saline (PBS) and dimethylsulfoxide (DMSO), and the DNA damage index in leukocytes was evaluated by the comet assay. Results and Discussion: MPS II patients presented oxidative damage to biomolecules with high levels of lipid peroxidation, carbonyl content and DNA damage, as well as a reduction on SH groups. There was a decrease in DNA damage and lipid oxidative injury after ERT, and an increase in SH levels, although this therapy was not able to reverse carbonyl content. The high levels of urinary GAGs in MPS II patients were reduced after ERT and positively correlated with DNA and lipid oxidative injury, suggesting that GAGs accumulation induce lipid peroxidation and DNA damage. MPS IVA patients blood treated in vitro with genistein (10, 30 e 50 μM) had higher DNA damage index when compared to samples treated with PBS buffer and DMSO. Conclusions: Oxidative stress and inflammation process are involved in MPS II pathophysiology, and ERT protects against DNA and lipid injury, probably by reducing GAGs accumulation. Genistein increased in vitro DNA damage in leukocytes from MPS IVA patients, demonstrating cytotoxicity.

Objetivos: Investigar o dano a lipídios, proteínas e ao DNA, níveis de glicosaminoglicanos (GAGs) e as concentrações de interleucina 1-β (IL1-β) em sangue de pacientes com Mucopolissacaridose (MPS) tipo II no diagnóstico e durante a terapia de reposição enzimática (TRE) e correlacioná-los com parâmetros de estresse oxidativo, bem como analisar o efeito in vitro da genisteína sob o dano ao DNA em leucócitos de pacientes com MPS tipo IVA. Métodos: Amostras de sangue e urina de doze pacientes com MPS II no diagnóstico e sob tratamento com TRE, além de controles saudáveis foram utilizados para avaliar: índice de lipoperoxidação e oxidação de proteínas (medida a partir do conteúdo de grupamentos carbonila e SH) em plasma, GAGs urinários, níveis de IL1-β plasmáticos, bem como índice de dano ao DNA em leucócitos através do ensaio cometa, também utilizada para avaliar o dano ao DNA em leucócitos de pacientes com MPS IVA, previamente incubados em diferentes concentrações de genisteína ou em tampão fosfato salino e dimetilsulfóxido. Resultados e Discussão: Foi observada a presença de dano oxidativo a biomoléculas em sangue de pacientes com MPS II, com altos níveis de lipoperoxidação, conteúdo de grupamentos carbonila, dano ao DNA e redução de grupos sulfidrila. Houve redução no dano ao DNA e na lipoperoxidação após TRE, além de aumento de grupamentos sulfidrila, embora a terapia não tenha sido capaz de reverter o dano a carbonila. Nossos resultados sugerem que o aumento dos GAGs induz o dano aos lipídios e ao DNA. A adição in vitro de genisteína (10, 30 e 50 μM) em amostras de sangue de pacientes MPS IVA acarretou em um aumento estatisticamente significativo no índice de dano ao DNA. Conclusões: Estresse oxidativo e inflamação estão envolvidos na fisiopatologia da MPS II. Além disso, a TRE mostrou ter papel protetor contra o dano ao DNA e a lipídios. A genisteína nas doses 10, 30 e 50 μM aumentou in vitro o índice de dano ao DNA em leucócitos de pacientes MPS IVA, demonstrando citotoxicidade. / Objectives: Investigate lipid, protein and DNA damage, glycosaminoglycans (GAGs) levels and the inflammatory marker interleukin 1-β (IL1-β) concentration of mucopolysaccharidosis (MPS) II patients at the moment of diagnosis and during enzyme replacement therapy (ERT), correlate these findings with oxidative stress parameters, as well as investigate the in vitro effect of genistein on DNA injury in leukocytes from MPS IVA patients. Material and Methods: Blood and urine samples from twelve MPS II patients at diagnosis and under ERT and healthy controls were evaluated regarding the parameters: lipid peroxidation index and protein oxidation (carbonyl and SH group contents) in plasma, urinary GAGs, as well as IL-1β in plasma and DNA damage index in leukocytes. Besides, blood samples from MPS IVA patients were incubated with different concentrations of genistein or phosphate buffered saline (PBS) and dimethylsulfoxide (DMSO), and the DNA damage index in leukocytes was evaluated by the comet assay. Results and Discussion: MPS II patients presented oxidative damage to biomolecules with high levels of lipid peroxidation, carbonyl content and DNA damage, as well as a reduction on SH groups. There was a decrease in DNA damage and lipid oxidative injury after ERT, and an increase in SH levels, although this therapy was not able to reverse carbonyl content. The high levels of urinary GAGs in MPS II patients were reduced after ERT and positively correlated with DNA and lipid oxidative injury, suggesting that GAGs accumulation induce lipid peroxidation and DNA damage. MPS IVA patients blood treated in vitro with genistein (10, 30 e 50 μM) had higher DNA damage index when compared to samples treated with PBS buffer and DMSO. Conclusions: Oxidative stress and inflammation process are involved in MPS II pathophysiology, and ERT protects against DNA and lipid injury, probably by reducing GAGs accumulation. Genistein increased in vitro DNA damage in leukocytes from MPS IVA patients, demonstrating cytotoxicity.

A Mucopolissacaridose tipo IVA (MPS IVA), é uma doença lisossômica de depósito ocasionada pela degradação deficiente dos glicosaminoglicanos (GAG) queratan sulfato e condroitin-6-sulfato devido à deficiência da enzima N-acetilgalactosamina 6-sulfatase. Como a fisiopatologia desta doença ainda não está totalmente elucidada e muitos estudos vêm demonstrando o envolvimento do estresse oxidativo e inflamação na patogênese de outros tipos de mucopolissacaridoses, o objetivo principal deste trabalho foi investigar os parâmetros de estresse oxidativo e mediadores inflamatórios em pacientes MPS IVA sob terapia de reposição enzimática (TRE). Foram analisadas amostras de urina e sangue de pacientes MPS IVA sob TRE (n=17) e controles saudáveis pareados por idade (n=10-14). Os pacientes apresentaram diminuição significativa nos níveis de defesas antioxidantes, medida através dos níveis de glutationa reduzida (GSH), e aumento da enzima superóxido dismutase (SOD) em eritrócitos. Em relação ao dano a biomoléculas, foi observado nos pacientes um aumento de lipoperoxidação (aumento dos níveis de isoprostanos urinários) e de dano oxidativo a proteínas (aumento dos níveis urinários de di-tirosina e diminuição dos grupamentos sulfidrila no plasma) comparativamente aos controles. Nossos resultados também mostraram que os pacientes MPS IVA sob TRE apresentaram maior dano ao DNA, sendo este dano de origem oxidativa e atingindo bases purínicas e pirimidínicas. Além disso, os pacientes apresentaram níveis significativamente aumentados de interleucina-6 e esta, por sua vez, apresentou correlação negativa com GSH, mostrando uma possível relação entre inflamação e estresse oxidativo nesta doença. Considerando que os níveis de GAG urinários ainda se encontravam elevados nos pacientes em comparação com o grupo controle, pode-se supor que os mesmos estejam, pelo menos em parte, correlacionados com os danos oxidativos encontrados nestes pacientes. Os dados encontrados no presente trabalho sugerem que pacientes MPS IVA sob TRE apresentam uma condição pró-inflamatória e oxidativa e que a suplementação com antioxidantes em combinação com a TRE deve ser investigada com o intuito de melhorar a qualidade de vida dos pacientes. Cabe ressaltar que este é o primeiro estudo em pacientes que relaciona MPS IVA com estresse oxidativo e inflamação. / The Mucopolysaccharidosis type IVA (MPS IVA) is a lysosomal storage disease caused by impaired degradation of keratan sulfate and chondroitin-6-sulfate glycosaminoglycans (GAG), due to a deficiency on the enzyme N-acetylgalactosamine-6-sulfatase. Since the pathophysiology of this disease is still not totally elucidated and many studies demonstrated the involvement of oxidative stress and inflammation in the pathogenesis of other mucopolysaccharidoses types, the principal objective of this study was to investigate oxidative stress parameters and inflammatory mediators in MPS IVA patients under enzyme replacement therapy (ERT). Urine anda blood samples of MPS IVA patients under ERT (n= 17) and healthy age-matched controls (n= 10-14) were evaluated. Patients presented a significant decrease in antioxidant defenses levels, assessed by reduced glutathione (GSH), and increased superoxide dismutase (SOD) activity in erythrocytes. With regard to the biomolecules damage, was observed that patients presented lipid peroxidation (increase of isoprostanes urinary levels) and protein damage (increase of di-tyrosine urinary levels and decrease of sulfhydryl groups in plasma), when compared to controls. Our results showed higher DNA damage levels in MPS IVA patients compared to control group, in both pyrimidines and purines bases. The pro-inflammatory cytokine interleukin 6 (IL-6) was significantly increased in patients and showed an inverse correlation with GSH levels, showing a possible link between inflammation and oxidative stress in MPS IVA disease. Considering that GAG urinary level were still high in ERT patients compared to the control group, we propose that GAG are, at least in part, related with oxidative damage found in MPS IVA patients. The data presented suggest that pro-inflammatory and pro-oxidant states occur in MPS IVA patients under ERT, and the supplementation of antioxidants in combination with ERT can be investigated with the purpose of improving the patient’s life quality. To the best of our knowledge, this is the first study in patients relating MPS IVA with oxidative stress and inflammation.

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No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_AumentoAtivacaoNeuronal.pdf: 3444263 bytes, checksum: 073c2553798b4d95364b3f49d74ee8ee (MD5) Previous issue date: 2016-09-23 / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / O sistema nervoso central (SNC) tem a capacidade de processar e armazenar informações colhidas do ambiente e, em virtude disso, modificar-se para se adequar à diversidade de estímulos ambientais. Entretanto, o SNC possui baixa capacidade regenerativa após lesão ou doença neurodegenerativa. Diversos trabalhos estão demonstrando os mecanismos celulares e moleculares que atuam em sua plasticidade, como as moléculas de glicosaminoglicanas de sulfato de condroitina (GAGs-SC), importantes componentes da matriz extracelular do tecido nervoso responsáveis pela estabilização sináptica, concentração de fatores de crescimento e íons próximos aos neurônios. A degradação destas GAGs-SC do tecido nervoso possui o potencial de (re)abrir uma (nova) janela para plasticidade do SNC. O objetivo de nosso trabalho foi avaliar a influência da degradação destas GAGs-SC na atividade neuronal, demonstrada via marcação de cFos,e nos níveis de marcação de BDNF, em modelo experimental de privação sensorial durante o período crítico de plasticidade. Para isso, utilizamos 18 Rattus novergicus, da linhagem Wistar, submetidos à vibrissectomia da face direita desde o primeiro dia de vida (P0) até o fim do período crítico de plasticidade (P30). Os animais privados com 40 dias de vida receberam implantes epidurais de polímero Elvax, previamente saturado com condroitinase ABC (para degradação da matriz extracelular) ou com albumina de soro bovino (controle), no campo de barris do hemisfério cerebral contralateral à privação sensorial (esquerdo). Após 10 (P50) ou 20 dias (P60) de implante do polímero, nossos resultados demonstram que os animais submetidos a privação sensorial e à degradação das GAGs-SC apresentaram alteração na característica de maturidade das redes perineuronais (PNNs) em relação aos animais sem privação. Estes animais também apresentam aumento no número de células cFos positivas (principalmente na camadas granular de S1) e de imunomarcação para BDNF no PMBSF privado após o implante de elvax saturado com ChABC. Desta forma, concluímos que a degradação das GAGs-SC induziu a plasticidade local, provocando mudanças na atividade cortical e na expressão de BDNF no PMBSF privado, mesmo 30 dias após o fim do período crítico de plasticidade de S1. / The central nervous system (CNS) has the ability to processing and store information collected from the environment, and modifies and adapt under environmental stimuli diversity. However, It has low regeneration capacity after injury or neurodegenerative disease. Several works are demonstrating cellular and molecular mechanisms implicated in CNS plasticity, such as chondroitin sulfate glycosaminoglycans (GAGs-SC) important components of the extracellular matrix from nervous tissue, responsible for synaptic stabilization, toconcentrateof growth factors and ions around neurons. Removing CSPG of the nervous tissue, we can (re)opens a potential plasticity window in the CNS. The goal of our work is to evaluate the influence of removal of GAGs-SC on neuronal activity, via cFos immunolabeling, and BDNF proteins levels at the barrel cortex, under an experimental model of sensory deprivation (vibrissectomy) during critical period of plasticity. To do that, we used 18 rats (Rattus novergicus), Wistar lineage, submitted to the removal of all whiskers from their right snout (vibrissectomy) since first day of life (P0) until the end of critical period of plasticity (P30). The 40 days deprived animals received epidural polimer implant of Elvax, previously saturated with chondroitinase ABC (ChABC, to degraded the extracellular matrix) or with bovine albumin serum(BSA, control), on the barrel cortex of contralateral cerebral hemisphere to the sensory deprivation (left). The animals were perfused 10 (P50) or 20 days (P60) after Elvax implant. Our results shown that the animals submitted to the sensory deprivation, during critical period of plasticity of S1, and to GAGsSC degradation presents modification in perineuronal net (PNNs) characteristics when compared to control animals, at P50. Those animals also presents increase in cFos labeled cells (mainly at the granular layer of S1) and in BDNF labeled cells at the deprived PMBSF, both seen in 10 (P50) as 20 days (P60) after Elvax implant saturated with ChABC. In this way, we concluded that GAGs-SC removal induced local plasticity, evoking changes in cortical activity and BDNF expression at the deprived PMBSF, even 30 days after critical period of plasticity ended at S1.

A Mucopolissacaridose tipo IVA (MPS IVA), é uma doença lisossômica de depósito ocasionada pela degradação deficiente dos glicosaminoglicanos (GAG) queratan sulfato e condroitin-6-sulfato devido à deficiência da enzima N-acetilgalactosamina 6-sulfatase. Como a fisiopatologia desta doença ainda não está totalmente elucidada e muitos estudos vêm demonstrando o envolvimento do estresse oxidativo e inflamação na patogênese de outros tipos de mucopolissacaridoses, o objetivo principal deste trabalho foi investigar os parâmetros de estresse oxidativo e mediadores inflamatórios em pacientes MPS IVA sob terapia de reposição enzimática (TRE). Foram analisadas amostras de urina e sangue de pacientes MPS IVA sob TRE (n=17) e controles saudáveis pareados por idade (n=10-14). Os pacientes apresentaram diminuição significativa nos níveis de defesas antioxidantes, medida através dos níveis de glutationa reduzida (GSH), e aumento da enzima superóxido dismutase (SOD) em eritrócitos. Em relação ao dano a biomoléculas, foi observado nos pacientes um aumento de lipoperoxidação (aumento dos níveis de isoprostanos urinários) e de dano oxidativo a proteínas (aumento dos níveis urinários de di-tirosina e diminuição dos grupamentos sulfidrila no plasma) comparativamente aos controles. Nossos resultados também mostraram que os pacientes MPS IVA sob TRE apresentaram maior dano ao DNA, sendo este dano de origem oxidativa e atingindo bases purínicas e pirimidínicas. Além disso, os pacientes apresentaram níveis significativamente aumentados de interleucina-6 e esta, por sua vez, apresentou correlação negativa com GSH, mostrando uma possível relação entre inflamação e estresse oxidativo nesta doença. Considerando que os níveis de GAG urinários ainda se encontravam elevados nos pacientes em comparação com o grupo controle, pode-se supor que os mesmos estejam, pelo menos em parte, correlacionados com os danos oxidativos encontrados nestes pacientes. Os dados encontrados no presente trabalho sugerem que pacientes MPS IVA sob TRE apresentam uma condição pró-inflamatória e oxidativa e que a suplementação com antioxidantes em combinação com a TRE deve ser investigada com o intuito de melhorar a qualidade de vida dos pacientes. Cabe ressaltar que este é o primeiro estudo em pacientes que relaciona MPS IVA com estresse oxidativo e inflamação. / The Mucopolysaccharidosis type IVA (MPS IVA) is a lysosomal storage disease caused by impaired degradation of keratan sulfate and chondroitin-6-sulfate glycosaminoglycans (GAG), due to a deficiency on the enzyme N-acetylgalactosamine-6-sulfatase. Since the pathophysiology of this disease is still not totally elucidated and many studies demonstrated the involvement of oxidative stress and inflammation in the pathogenesis of other mucopolysaccharidoses types, the principal objective of this study was to investigate oxidative stress parameters and inflammatory mediators in MPS IVA patients under enzyme replacement therapy (ERT). Urine anda blood samples of MPS IVA patients under ERT (n= 17) and healthy age-matched controls (n= 10-14) were evaluated. Patients presented a significant decrease in antioxidant defenses levels, assessed by reduced glutathione (GSH), and increased superoxide dismutase (SOD) activity in erythrocytes. With regard to the biomolecules damage, was observed that patients presented lipid peroxidation (increase of isoprostanes urinary levels) and protein damage (increase of di-tyrosine urinary levels and decrease of sulfhydryl groups in plasma), when compared to controls. Our results showed higher DNA damage levels in MPS IVA patients compared to control group, in both pyrimidines and purines bases. The pro-inflammatory cytokine interleukin 6 (IL-6) was significantly increased in patients and showed an inverse correlation with GSH levels, showing a possible link between inflammation and oxidative stress in MPS IVA disease. Considering that GAG urinary level were still high in ERT patients compared to the control group, we propose that GAG are, at least in part, related with oxidative damage found in MPS IVA patients. The data presented suggest that pro-inflammatory and pro-oxidant states occur in MPS IVA patients under ERT, and the supplementation of antioxidants in combination with ERT can be investigated with the purpose of improving the patient’s life quality. To the best of our knowledge, this is the first study in patients relating MPS IVA with oxidative stress and inflammation.

A Mucopolissacaridose tipo IVA (MPS IVA), é uma doença lisossômica de depósito ocasionada pela degradação deficiente dos glicosaminoglicanos (GAG) queratan sulfato e condroitin-6-sulfato devido à deficiência da enzima N-acetilgalactosamina 6-sulfatase. Como a fisiopatologia desta doença ainda não está totalmente elucidada e muitos estudos vêm demonstrando o envolvimento do estresse oxidativo e inflamação na patogênese de outros tipos de mucopolissacaridoses, o objetivo principal deste trabalho foi investigar os parâmetros de estresse oxidativo e mediadores inflamatórios em pacientes MPS IVA sob terapia de reposição enzimática (TRE). Foram analisadas amostras de urina e sangue de pacientes MPS IVA sob TRE (n=17) e controles saudáveis pareados por idade (n=10-14). Os pacientes apresentaram diminuição significativa nos níveis de defesas antioxidantes, medida através dos níveis de glutationa reduzida (GSH), e aumento da enzima superóxido dismutase (SOD) em eritrócitos. Em relação ao dano a biomoléculas, foi observado nos pacientes um aumento de lipoperoxidação (aumento dos níveis de isoprostanos urinários) e de dano oxidativo a proteínas (aumento dos níveis urinários de di-tirosina e diminuição dos grupamentos sulfidrila no plasma) comparativamente aos controles. Nossos resultados também mostraram que os pacientes MPS IVA sob TRE apresentaram maior dano ao DNA, sendo este dano de origem oxidativa e atingindo bases purínicas e pirimidínicas. Além disso, os pacientes apresentaram níveis significativamente aumentados de interleucina-6 e esta, por sua vez, apresentou correlação negativa com GSH, mostrando uma possível relação entre inflamação e estresse oxidativo nesta doença. Considerando que os níveis de GAG urinários ainda se encontravam elevados nos pacientes em comparação com o grupo controle, pode-se supor que os mesmos estejam, pelo menos em parte, correlacionados com os danos oxidativos encontrados nestes pacientes. Os dados encontrados no presente trabalho sugerem que pacientes MPS IVA sob TRE apresentam uma condição pró-inflamatória e oxidativa e que a suplementação com antioxidantes em combinação com a TRE deve ser investigada com o intuito de melhorar a qualidade de vida dos pacientes. Cabe ressaltar que este é o primeiro estudo em pacientes que relaciona MPS IVA com estresse oxidativo e inflamação. / The Mucopolysaccharidosis type IVA (MPS IVA) is a lysosomal storage disease caused by impaired degradation of keratan sulfate and chondroitin-6-sulfate glycosaminoglycans (GAG), due to a deficiency on the enzyme N-acetylgalactosamine-6-sulfatase. Since the pathophysiology of this disease is still not totally elucidated and many studies demonstrated the involvement of oxidative stress and inflammation in the pathogenesis of other mucopolysaccharidoses types, the principal objective of this study was to investigate oxidative stress parameters and inflammatory mediators in MPS IVA patients under enzyme replacement therapy (ERT). Urine anda blood samples of MPS IVA patients under ERT (n= 17) and healthy age-matched controls (n= 10-14) were evaluated. Patients presented a significant decrease in antioxidant defenses levels, assessed by reduced glutathione (GSH), and increased superoxide dismutase (SOD) activity in erythrocytes. With regard to the biomolecules damage, was observed that patients presented lipid peroxidation (increase of isoprostanes urinary levels) and protein damage (increase of di-tyrosine urinary levels and decrease of sulfhydryl groups in plasma), when compared to controls. Our results showed higher DNA damage levels in MPS IVA patients compared to control group, in both pyrimidines and purines bases. The pro-inflammatory cytokine interleukin 6 (IL-6) was significantly increased in patients and showed an inverse correlation with GSH levels, showing a possible link between inflammation and oxidative stress in MPS IVA disease. Considering that GAG urinary level were still high in ERT patients compared to the control group, we propose that GAG are, at least in part, related with oxidative damage found in MPS IVA patients. The data presented suggest that pro-inflammatory and pro-oxidant states occur in MPS IVA patients under ERT, and the supplementation of antioxidants in combination with ERT can be investigated with the purpose of improving the patient’s life quality. To the best of our knowledge, this is the first study in patients relating MPS IVA with oxidative stress and inflammation.

OBJETIVOS: Avaliar o efeito de sulfato de glicosamina e sulfato de condroitina sobre a nocicepção e o dano da cartilagem articular em um modelo de osteoartrite experimental em ratos. MÉTODOS: Osteoartrite (OA) foi induzida em ratos Wistar machos por transecção do ligamento cruzado anterior (TLCA) do joelho direito. Um grupo falso-operado (SHAM) foi utilizado como controle. Animais OA foram tratados v.o. desde 7 dias antes, até o sacrifício, 70 dias após a TLCA, com sulfato de glicosamina 500 mg/kg (Glu), a combinação sulfato de glicosamina 500 mg/kg e sulfato de condroitina 400 mg/kg (GluChon), ou salina (OANT). Um grupo controle positivo recebeu meloxicam 6 mg/kg s.c. A dor articular foi avaliada pelo teste de incapacitação articular para ratos. Os animais foram sacrificados em diferentes períodos (7,14,28 e 70 dias) após a TLCA. A gravidade das lesões histopatológicas foi graduada nos fêmures após coloração por H&E e azul de toluidina através do escore da OARSI. A quantidade de glicosaminoglicanos (GAGs) extraídos da cartilagem articular dos côndilos femorais foi medida após eletroforese em gel de agarose. O tamanho molecular dos GAGs foi medido após eletroforese em gel de poliacrilamida. A liberação de NO no líquido sinovial foi medida 7 dias após TLCA. RESULTADOS: GluChon reduziu significativamente a dor articular nesse modelo (p<0,01). Glu também reduziu a dor articular, mas não se alcançou significância estatística. Os animais OA apresentaram um aumento significativo dos GAGs na cartilagem articular aos 70 dias após TLCA (77,68±3,38 µg/mg) quando comparados aos animais SHAM (53,46±4,58 µg/mg). O tamanho molecular dos GAGs foi significativamente maior nos animais OA que nos animais SHAM 70 dias após a cirurgia (p<0,01). GluChon preveniu tanto o aumento da quantidade de GAGs (54,42±5,39 µg/mg), quanto de seu tamanho molecular (p<0,05), e estes resultados acompanharam-se de melhora significativa da lesão histopatológica (p<0,05). Os resultados obtidos com Glu foram semelhantes, porém menos evidentes, e não alcançaram significância estatística. Glu aumentou significativamente a quantidade de NO na cavidade articular 7 dias após a TLCA. CONCLUSÕES: GluChon foi antinociceptivo e reduziu significativamente a incapacitação articular. A lesão da cartilagem articular no modelo de TLCA em ratos se acompanha de aumento da concentração e do tamanho molecular dos GAGs, e o tratamento com GluChon previne essas alterações e reduz o dano histopatológico. GluChon foi mais eficaz do que Glu tanto na redução da dor quanto da lesão da cartilagem articular, sugerindo benefício da combinação sobre o uso isolado de sulfato de glicosamina. / OBJECTIVES: Evaluate the antinociceptive and chondroprotective effects of glucosamine sulfate and chondroitin sulfate. METHODS: Male Wistar rats underwent anterior cruciate ligament transection (ACLT) or sham operation of the right knee. Animals were treated p.o. with glucosamine sulfate (Glu) 500 mg/kg, the combination of glucosamine sulfate 500 mg/kg and chondroitin sulfate 400 mg/kg (GluChon), or saline, since 7 days prior to surgery until the sacrifice 70 days after ACLT. A positive control group received meloxicam 6 mg/kg s.c. for antinociceptive evaluation comparisons. Joint pain was evaluated with rat incapacitation test. Animals were sacrificed 7,14,28 or 70 days after ACLT. The severity of histopathologic lesions was evaluated on femoral condyles after hematoxylin-eosin or toluidine blue staining with OARSI grading and staging system. Cartilage extracted glycosaminoglycans (GAGs) concentration was assessed after agarose gel electrophoresis. GAGs\' molecular weight was evaluated after polyacrylamide gel electrophoresis. NO release in synovial fluids was assessed 7 days after ACLT. RESULTS: GluChon reduced joint pain (p<0.01). Glu also reduced joint pain, but results did not reach statistical significance. A significant increase in articular cartilage\'s GAGs concentration was observed in OA animals (77.68±3.38 µg/mg) as compared to sham (53.46±4.58 µg/mg). OA animals also had significantly higher molecular weight GAGs than sham (p<0.01). GluChon prevented both GAG concentration and molecular weight elevations in OA animals, and that was associated with significant less cartilage damage assessed by histopathologic examination (p<0.05). Glu effects were less evident, and did not reach statistical significance. Glu was associated with significant higher concentrations of NO in synovial fluid. CONCLUSIONS: GluChon was antinociceptive on the ACLT model in rats. Articular cartilage damage was associated with increased amounts of GAG with higher molecular weight, and the prevention of these alterations with GluChon treatment was associated with less histopathologic damage. GluChon was more efficient than Glu for both pain and articular cartilage damage reduction, suggesting that combined treatment is better than glucosamine sulfate alone.

OBJETIVOS: Avaliar o efeito de sulfato de glicosamina e sulfato de condroitina sobre a nocicepção e o dano da cartilagem articular em um modelo de osteoartrite experimental em ratos. MÉTODOS: Osteoartrite (OA) foi induzida em ratos Wistar machos por transecção do ligamento cruzado anterior (TLCA) do joelho direito. Um grupo falso-operado (SHAM) foi utilizado como controle. Animais OA foram tratados v.o. desde 7 dias antes, até o sacrifício, 70 dias após a TLCA, com sulfato de glicosamina 500 mg/kg (Glu), a combinação sulfato de glicosamina 500 mg/kg e sulfato de condroitina 400 mg/kg (GluChon), ou salina (OANT). Um grupo controle positivo recebeu meloxicam 6 mg/kg s.c. A dor articular foi avaliada pelo teste de incapacitação articular para ratos. Os animais foram sacrificados em diferentes períodos (7,14,28 e 70 dias) após a TLCA. A gravidade das lesões histopatológicas foi graduada nos fêmures após coloração por H&E e azul de toluidina através do escore da OARSI. A quantidade de glicosaminoglicanos (GAGs) extraídos da cartilagem articular dos côndilos femorais foi medida após eletroforese em gel de agarose. O tamanho molecular dos GAGs foi medido após eletroforese em gel de poliacrilamida. A liberação de NO no líquido sinovial foi medida 7 dias após TLCA. RESULTADOS: GluChon reduziu significativamente a dor articular nesse modelo (p<0,01). Glu também reduziu a dor articular, mas não se alcançou significância estatística. Os animais OA apresentaram um aumento significativo dos GAGs na cartilagem articular aos 70 dias após TLCA (77,68±3,38 µg/mg) quando comparados aos animais SHAM (53,46±4,58 µg/mg). O tamanho molecular dos GAGs foi significativamente maior nos animais OA que nos animais SHAM 70 dias após a cirurgia (p<0,01). GluChon preveniu tanto o aumento da quantidade de GAGs (54,42±5,39 µg/mg), quanto de seu tamanho molecular (p<0,05), e estes resultados acompanharam-se de melhora significativa da lesão histopatológica (p<0,05). Os resultados obtidos com Glu foram semelhantes, porém menos evidentes, e não alcançaram significância estatística. Glu aumentou significativamente a quantidade de NO na cavidade articular 7 dias após a TLCA. CONCLUSÕES: GluChon foi antinociceptivo e reduziu significativamente a incapacitação articular. A lesão da cartilagem articular no modelo de TLCA em ratos se acompanha de aumento da concentração e do tamanho molecular dos GAGs, e o tratamento com GluChon previne essas alterações e reduz o dano histopatológico. GluChon foi mais eficaz do que Glu tanto na redução da dor quanto da lesão da cartilagem articular, sugerindo benefício da combinação sobre o uso isolado de sulfato de glicosamina. / OBJECTIVES: Evaluate the antinociceptive and chondroprotective effects of glucosamine sulfate and chondroitin sulfate. METHODS: Male Wistar rats underwent anterior cruciate ligament transection (ACLT) or sham operation of the right knee. Animals were treated p.o. with glucosamine sulfate (Glu) 500 mg/kg, the combination of glucosamine sulfate 500 mg/kg and chondroitin sulfate 400 mg/kg (GluChon), or saline, since 7 days prior to surgery until the sacrifice 70 days after ACLT. A positive control group received meloxicam 6 mg/kg s.c. for antinociceptive evaluation comparisons. Joint pain was evaluated with rat incapacitation test. Animals were sacrificed 7,14,28 or 70 days after ACLT. The severity of histopathologic lesions was evaluated on femoral condyles after hematoxylin-eosin or toluidine blue staining with OARSI grading and staging system. Cartilage extracted glycosaminoglycans (GAGs) concentration was assessed after agarose gel electrophoresis. GAGs\' molecular weight was evaluated after polyacrylamide gel electrophoresis. NO release in synovial fluids was assessed 7 days after ACLT. RESULTS: GluChon reduced joint pain (p<0.01). Glu also reduced joint pain, but results did not reach statistical significance. A significant increase in articular cartilage\'s GAGs concentration was observed in OA animals (77.68±3.38 µg/mg) as compared to sham (53.46±4.58 µg/mg). OA animals also had significantly higher molecular weight GAGs than sham (p<0.01). GluChon prevented both GAG concentration and molecular weight elevations in OA animals, and that was associated with significant less cartilage damage assessed by histopathologic examination (p<0.05). Glu effects were less evident, and did not reach statistical significance. Glu was associated with significant higher concentrations of NO in synovial fluid. CONCLUSIONS: GluChon was antinociceptive on the ACLT model in rats. Articular cartilage damage was associated with increased amounts of GAG with higher molecular weight, and the prevention of these alterations with GluChon treatment was associated with less histopathologic damage. GluChon was more efficient than Glu for both pain and articular cartilage damage reduction, suggesting that combined treatment is better than glucosamine sulfate alone.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:19:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissPFACN.pdf: 513373 bytes, checksum: e626d1bf009f8adbc96ccd8431d6b582 (MD5) Previous issue date: 2006-02-28 / Universidade Federal de Sao Carlos / Objective. To evaluate the influence of sulfated glycosaminoglycan (GAG) concentration in synovial fluid from individuals with chondral injuries, either isolated or associated with anterior cruciate ligament injury or meniscal injury, and check for an association between time since injury and the degree of chondral injury. Material and Method. Twenty-nine adult subjects (25 men and 4 women, mean age 38.3 ± 10.9 years) were selected. Samples obtained from all subjects were quantified to determine the GAG concentration using dimethylmethylene blue dye. The degree of chondral damage was macroscopically evaluated by arthroscopy and rated according to the International Cartilage Repair Society (ICRS) classification. Results. Significant differences were found concerning the GAG concentration in the control group compared with the other groups (p<0.05). No significant differences were found between the studied groups concerning time since injury and degree of chondral damage according to the ICRS. A strong correlation was found between GAG concentration and time since injury in the chondral injury group (r= -1). Conclusion. Damage to articular structures seems to be the determining factor in the change of synovial fluid GAG concentration, being higher in isolated chondral injury. When associated with anterior cruciate ligament rupture and/or meniscal injury, it will promote a tendency to fall, and is not related to sex, age, time since injury and degree of chondral injury in all groups studied. / Objetivo: Avaliar a influência da lesão condral na concentração de glicosaminoglicanas sulfatadas no líquido sinovial de indivíduos portadores de lesões condrais isoladas ou associadas com lesões do ligamento cruzado anterior e dos meniscos, bem como uma associação com o tempo da lesão e o grau de osteoartrite. Desenho do estudo: Foram avaliados 29 indivíduos adultos de ambos os sexos. Os sujeitos foram divididos em cinco grupos: grupo controle; grupo com lesão condral; grupo com lesão condral associada à lesão meniscal; grupo com lesão condral associada à lesão do ligamento cruzado anterior e grupo com lesão condral associado às lesões meniscal e do ligamento cruzado anterior. Métodos: As amostras foram quantificadas em relação à concentração de glicosaminoglicanas pelo método espectrofotométrico, utilizando o corante azul de dimetilmetileno. O grau de osteoartrite foi avaliado macroscopicamente, por artroscopia e graduado segundo classificação da Internacional Cartilage Repair Society, 2000, variando entre grau 0 e 4. Resultados: Encontramos diferenças significativas quando comparamos a concentração de glicosaminoglicanas do grupo controle em relação aos outros grupos (P<0,05), houve também correlação entre concentração de glicosaminoglicanas sulfatadas e o tempo pós lesão no grupo com lesão condral, (r= -1). Não houve diferenças significativas entre os grupos estudados quanto ao grau de osteoartrite e tempo após a lesão. Conclusão: A lesão condral isolada apresenta maior concentração de glicosaminoglicanas, entretanto a presença de lesão do ligamento cruzado anterior e meniscos influenciam uma tendência à queda desta concentração no líquido sinovial e sem apresentar relação com o tempo de lesão e o grau de osteoartrite entre os grupos estudados.