A sulfito oxidase (SO) é uma enzima que catalisa a última reação na rota de degradação de aminoácidos sulfurados, a oxidação de sulfito a sulfato. A deficiência da SO é um erro inato do metabolismo que pode ser causado tanto pela deficiência isolada da enzima como por defeitos na síntese do seu cofator molibdênio, cuja principal característica bioquímica é o acúmulo tecidual e a excreção urinária aumentada de sulfito, tiossulfato e S-sulfocisteína. Os pacientes acometidos pela doença têm sintomatologia predominantemente neurológica, e exames de imagem evidenciam encefalomalácia cística, atrofia cerebral e edema, perda neuronal e astrogliose, os quais se concentram na região cortical. Pouco se sabe sobre os mecanismos envolvidos nos danos encontrados na deficiência da SO, porém dados apontam para uma ação tóxica dos metabólitos acumulados. Sendo assim, o objetivo deste estudo foi o de investigar os efeitos in vitro do sulfito e do tiossulfato sobre a neurotransmissão glutamatérgica e parâmetros de estresse oxidativo em fatias de córtex cerebral de ratos. As fatias foram expostas ao sulfito ou tiossulfato (10 – 500 μM) durante 1 ou 3 h para a realização dos experimentos, nos quais medimos a captação de glutamato dependente de sódio, a atividade da enzima glutamina sintetase, os níveis de substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBA-RS), o conteúdo de glutationa (GSH) e de sulfidrilas, a formação de carbonilas e as atividades das enzimas antioxidantes glutationa peroxidase (GPx), glutationa redutase (GR), glutationa S-transferase (GST) e glicose-6-fosfato desidrogenase (G6PDH). Também avaliamos a viabilidade celular através dos testes liberação da lactato desidrogenase e a redução do MTT. Foi observado que o sulfito diminui a captação de glutamato e que o tiossulfato diminui a atividade da glutamina sintetase. Uma tendência quase significativa de que o sulfito diminui a atividade da glutamina sintetase também foi verificada. Quanto à homeostase redox, verificamos que o sulfito, na concentração de 10 μM, aumentou os níveis de TBA-RS e diminuiu as concentrações de GSH, sem alterar a formação de carbonilas. Já o tiossulfato não teve nenhum efeito significativo sobre esses parâmetros. Ainda verificamos que 500 μM de sulfito aumentaram o conteúdo de grupamentos sulfidril em córtex cerebral de ratos e o conteúdo de GSH em um meio sem amostra biológica, o que pode ser explicado pela capacidade do sulfito em reduzir pontes dissulfeto a grupos sulfidril. Ao medir as atividades das enzimas antioxidantes GPx, GR, GST e G6PDH, não houve diferença com qualquer dos metabólitos durante 1 h de incubação, porém, ao realizarmos os mesmos experimentos com amostras incubadas por 3 h com sulfito, observamos inibição das atividades da GPx, da GST e da G6PDH. Finalmente, observamos que o sulfito não alterou a redução do MTT e a liberação de lactato desidrogenase, indicando que os resultados encontrados não são devidos à morte celular. Pode ser concluído que um prejuízo na neurotransmissão glutamatérgica e estresse oxidativo causados pelos metabólitos acumulados na deficiência da SO estão envolvidos, pelo menos parcialmente, na disfunção neurológica observada nessa doença. / Sulfite oxidase (SO) is the enzyme that catalyzes the oxidation of sulfite to sulfate, which is the last step in the pathway of degradation of sulfur-containing amino acids. SO deficiency is an inborn error of metabolism caused either by isolated deficiency in this enzyme, or by defects in the synthesis of its molybdenum cofactor. The main biochemical characteristic of this disorder is the tissue accumulation and high urinary excretion of sulfite, thiosulfate and cysteine-S-sulfate. Patients present predominantly neurological symptoms and brain abnormalities, such as cystic encephalomalacia, brain atrophy and swelling and neuronal loss, which prevail in the cortical region. Although available data point towards a toxic mechanism of the accumulating metabolites, little is known about the exact pathomechanisms exerted by these compounds. Therefore, our objective in this study was to investigate the in vitro effects of sulfite and thiosulfate on glutamatergic neurotransmission and oxidative stress parameters in rat cerebral cortex slices, a system with preserved integrity. Slices were exposed to sulfite or thiosulfate (10 – 500 μM) for 1 or 3 h. After the incubation, we measured sodium-dependent glutamate uptake, glutamine synthetase activity, thiobarbituric acid-reactive substances (TBA-RS) levels, glutathione (GSH) and sulfhydryl content, carbonyl formation and the activities of the antioxidant enzymes glutathione peroxidase (GPx), glutathione reductase (GR), glutathione S-transferase (GST) and glucose-6-phosphate dehydrogenase (G6PDH). Lactate dehydrogenase and MTT reduction were also evaluated. We verified that sulfite reduced the glutamate uptake and that thiosulfate inhibited glutamine synthetase activity. A pronounced trend toward glutamine synthetase inhibition caused by sulfite was also seen. Regarding redox homeostasis, 10 μM sulfite increased TBA-RS levels and decreased GSH concentrations, without altering protein carbonyl formation. Moreover, thiosulfate had no effect on these parameters. Five hundred micromolar sulfite also increased sulfhydryl content in rat cerebral cortex slices and increased GSH content in a medium devoid of biological samples, which can be explained by the fact that sulfite is able to directly reduce disulfide bonds to thiol groups. We further verified that sulfite did not alter the activities of the enzymes GPx, GR, GST and G6PDH when cortical slices were incubated in the presence of sulfite during 1 h. However, after an incubation of 3 h, sulfite decreased the activities of GPx, GST and G6PDH. Finally, sulfite did not change MTT reduction and lactate dehydrogenase release, suggesting that the effects observed were not due to cell death. Therefore, it is concluded that glutamatergic neurotransmission impairment and oxidative stress induced by the accumulating metabolites in SO deficiency may contribute to the neurological dysfunction observed in this disorder.

Relevância: A capacidade de prever alterações repetitivas do ambiente (como dia/noite e estações do ano) e se adaptar às mudanças nestes ciclos é vantajosa, o que determinou a permanência dos relógios biológicos ao longo da evolução. Dentre as espécies que usam as transições dia-noite como referência para determinação de rotinas diárias e manutenção de ritmos endógenos, o ser humano é o primeiro a fugir deste padrão. Rejeitando o instinto natural, o estilo de vida atual leva muitos indivíduos a permanecerem acordados durante a noite, e a possibilidade de que a ruptura de ritmos esteja envolvida no desencadeamento de várias patologias vem sendo considerada. Nesse contexto, modelos animais que mimetizem as alterações de ritmo provocadas pelo estilo de vida atual são importantes para a pesquisa translacional aplicada a condições psiquiátricas. Da mesma maneira, a avaliação de como medicamentos interferem nos ritmos ou na ruptura destes é de interesse para o desenvolvimento de novas alternativas terapêuticas. Objetivos: O objetivo deste trabalho foi modelar o efeito agudo da ruptura de ritmos em camundongos e verificar o efeito da imipramina e da N-acetilcisteína (NAC) no modelo. Métodos: Inicialmente, ritmos de temperatura em BALB/c, C57BL/6N e CF1 foram caracterizados. Os animais foram mantidos em ciclo 12:12 claro/escuro (CE) por 15 dias, seguidos de 10 dias em ciclo 10:10 CE. Num segundo experimento, camundongos BALB/c foram submetidos a 10 dias em ciclos 12:12 CE seguidos por 7 ou 13 ciclos de 10:10 CE. Quando em 10:10 CE, os animais foram tratados diariamente com salina, imipramina (20 mg/kg) ou NAC (30 mg/kg e 60 mg/kg). Um grupo controle foi mantido em 12:12 CE durante todo o experimento. Testes comportamentais (placa perfurada e preferência social) foram realizados antes dos 10 ciclos 12:12 CE e no 8º ciclo 10:10 LD. Níveis plasmáticos de corticosterona e interleucina-6 foram avaliados ao final do experimento. Resultados: A linhagem BALB/c foi a que mostrou alterações de ritmo de temperatura mais expressivas após exposição a ciclo 10:10 CE. Actogramas indicaram que a alteração de fotoperíodo não permitiu encarrilhamento destes ritmos ao do ambiente. Diminuição de amplitudes de temperatura e atividade foram observadas durante o período em ciclo 10:10 CE, um efeito aumentado pela imipramina em determinados ciclos. A mudança de fotoperíodo aumentou níveis de ansiedade (reteste, placa perfurada). NAC não teve efeito sobre os ritmos e preveniu a alteração de ansiedade provocada pela mudança de ritmo. Não foram encontradas diferenças significativas no comportamento de preferência social ou dosagens plasmáticas de corticosterona e IL-6. Conclusão: A utilização da linhagem BALB/c de camundongos é vantajosa para estudar a associação entre ruptura de ritmos e alterações comportamentais, já que quando submetidos a fotoperíodo 10:10 CE os animais apresentam alterações de ritmos e comportamento. A diminuição da amplitude e, portanto, da robustez dos ritmos induzida pela imipramina pode ter relevância clínica uma vez que se considera a influência da ruptura de ritmos na recorrência de episódios depressivos. A ausência de efeito da NAC na amplitude de ritmos e seu efeito protetor quanto à ansiedade induzida pela alteração de fotoperíodo podem indicar mais uma vantagem deste modulador glutamatérgico que vem sendo considerado no tratamento de várias condições psiquiátricas, incluindo depressão. A modulação da transmissão glutamatérgica parece ser o mecanismo de ação de NAC mais importante para ritmos biológicos, considerando a relevância dos receptores glutamatérgicos no núcleo supraquiasmático. / Relevance: The ability to predict repetitive environmental changes (such as day/night and seasons) and adapt to changes in these cycles is advantageous, and determined the permanence of biological clocks throughout evolution. Among the species that use the daynight transitions as a reference for determination of daily routines and maintenance of endogenous rhythms, humans are the first to break the pattern. The current lifestyle leads many individuals to reject their natural instinct and stay awake at night, and the possibility that rhythms disruption is involved in the onset of a number of diseases has been considered. In this context, animal models that mimic rhythm changes caused by current lifestyles are important for translational research applied to psychiatric conditions. Likewise, the evaluation of how drugs interfere with rhythms or its disruption is of interest to develop new therapeutic approaches. Purposes: The purpose of this study are to model the acute effect of rhythm disruption in mice, as well as to verify the effect of imipramine and N-acetylcysteine (NAC) in the model. Methods: Initially, temperature rhythms in BALB/c, C57BL/6N and CF1 mice were characterized. The animals were kept in 12:12 h light/dark (LD) cycles for 15 days, followed by 10 days in 10:10 h light/dark cycles. In a second experiment, BALB/c mice were subjected to 10 days under 12:12 LD followed by 7 or 13 10:10 LD. When at 10:10 LD, animals were treated daily with saline, imipramine (20 mg/kg) or NAC (30 and 60 mg/kg). A control group was kept at 12:12 LD throughout the experiment. Behavioral tests (hole-board and social preference) were performed before the 12:12 LD and at the 8th 10:10 LD cycle. Plasma levels of corticosterone and interleukin-6 were assessed at the end of the experiment. Results: BALB/c was the mice strain presenting the most expressive changes in temperature rhythms. Actograms indicated that changes in photoperiod did not allow entrainment of activity and temperature rhythms to the environment. Decreased activity and temperature amplitudes were observed during the period under 10:10 LD, and this effect was increased by imipramine in certain cycles. The photoperiod modification increased levels of anxiety (holeboard retest). NAC had no effect on the rhythms and prevented the anxiety caused by photoperiod change. No significant differences were found in social preference or plasma levels of corticosterone and IL-6. Conclusions: BALB/c use is advantageous to study the association between rhythm disturbances and behavioral changes, since when subjected to 10:10 LD animals show significant changes in rhythms and behavior. The decrease in amplitude, and therefore rhythm robustness, induced by imipramine may have clinical relevance since the influence of rhythms disruption on depressive episodes recurrence has been considered. The lacking effects of NAC in rhythms and its protective effect in photoperiod change-induced anxiety may be an additional advantage of this glutamatergic modulator under evaluation for treating various psychiatric conditions, including depression. Among NAC mechanisms of action, the modulation of glutamatergic transmission seems to be the most relevant for biological rhythms, considering the role of glutamate receptors in the suprachiasmatic nucleus.

O enriquecimento ambiental oferece estímulos sensoriais, sociais e cognitivos possibilitando ao animal bem-estar e comportamentos mais próximos ao seu natural. Alterações ambientais podem gerar mudanças de expressão gênica, bem como de comportamento. Assim, o primeiro objetivo deste trabalho foi avaliar a influência de diferentes protocolos de enriquecimento ambiental sobre o perfil comportamental do peixe-zebra (Danio rerio) adulto. Utilizando pedras ao fundo do aquário, plantas artificiais e os animais em cardume, foram montados três protocolos de enriquecimento ambiental. O “Protocolo 1” foi desenhado para avaliar se um ambiente enriquecido com os componentes básicos de complexidade por sete dias já induziria alterações no comportamento do peixe-zebra. Os resultados obtidos com o teste de open tank demonstraram que os animais do grupo ambiente enriquecido (AE) apresentaram um perfil locomotor diferenciado, com redução de distância percorrida total e velocidade média, quando comparado com animais do grupo ambiente padrão (AP). Entretanto, esta diferença se deve a uma instabilidade comportamental apresentada pelo grupo AP através do aumento de distância percorrida no fundo do aquário. Não foram observadas alterações no comportamento tipo ansiedade e preferência social entre os grupos. Desse modo, desenhamos o “Protocolo 2” a fim de avaliar se a reposta comportamental se manteria durante uma exposição mais longa (quatorze dias) ao enriquecimento ambiental. Entretanto, a diferença no perfil locomotor entre os grupos não foi apresentada neste protocolo. Com esses resultados, demonstrou-se a intensidade do estresse provocado pela simples troca entre aquários idênticos utilizados normalmente em biotérios, necessitando uma ambientação mínima de duas semanas no aquário moradia antes da realização de testes comportamentais Por último, realizamos a avaliação do “Protocolo 3”, com o intuito de estudar se a renovação de itens da complexidade do enriquecimento ambiental dentro do período quatorze dias teria alteração nos resultados já observados. Os animais do grupo AE não apresentaram diferença no perfil comportamental geral mesmo com a inserção de novos objetos, entretanto, houve uma redução de distância percorrida no fundo do aparato. Em peixe-zebra, estudos já demonstraram a indução da plasticidade neuronal e aumento na proliferação neuronal quando submetidos a protocolos de enriquecimento. No modelo de roedores, muitos dos efeitos do enriquecimento ambiental são relacionados ao aumento de neurogênese adulta e de ramificação dendrítica, bem como alteração da funcionalidade de alguns sistemas de neurotransmissores, como o glutamatérgico. Assim, a segunda parte dessa dissertação teve como objetivo a análise da expressão proteica de um dos transportadores vesiculares de glutamato, o vGluT2, em animais expostos aos protocolos citados anteriormente Os vGluTs são expressos em regiões dendríticas dos neurônios e quanto maior sua expressão proteica, maior é a densidade de vesículas sinápticas presentes. Os dados obtidos demonstram que essa resposta é relacionada a consolidação e habituação dos peixes a essa condição por um período mais prolongado no protocolo de enriquecimento ambiental (Protocolo 2). Neste trabalho, foi demonstrado que o protocolo de enriquecimento ambiental altera a resposta comportamental do peixe-zebra adulto, mantendo-a mais regular do que a dos controles e isso, provavelmente, é decorrente da estimulação de processos direcionados a resposta ao estresse da novidade, bem como de vias relacionadas com a adaptabilidade. Ademais, demonstramos que a habituação por um protocolo mais longo à condição de um ambiente enriquecido é mais importante para desencadear o aumento de expressão proteica de vGluT2 em cérebro de peixe-zebra. / Environmental enrichment offers social, sensory and cognitive stimuli making possible animal welfare and behavior closer to its natural. Environmental alterations can generate changes in gene expression as well as in behavior. Thus, first aim of this study was to evaluate the influence of different environmental enrichment protocols in adult zebrafish’s (Danio rerio) behavioral profile. Considering items more commonly described in the literature (stones at tank bottom, artificial plants and shoal), we designed three enriched environment protocols. “Protocol 1” was developed to evaluate if an enriched environment with basics components of complexity for seven days already induce behavior alterations in zebrafish. Results obtained with open tank test demonstrated that animals submitted to environmental enrichment (EE) presented differentiated locomotor profile by a reduction of total distance travelled and average speed when compared with animals in the standard environment (SE). However, this difference was due to a behavioral instability presented by animals of SE group reflected in an increase of distance travelled in last two minutes of the test. There were not alterations in anxiety-like behavior and social preference between the groups. In this way, the “Protocol 2” was designed to evaluate whether these behavioral responses in open tank test remain in a longer exposure (fourteen days) to environmental enrichment. However, the difference in locomotor profile was not significant between groups. With the results of these two first protocols, the intensity of stress provoked by a simple change of equal tanks, normally utilized in facilities, was demonstrated. This also presented the necessity of a minimum of two weeks of habituation in home tank, before conducting any behavioral test Finally, we realized the evaluation of “Protocol 3” in order to study if a renovation of enriched environment items of complexity within the period of fourteen days would change results already observed. Animals of EE group showed no difference in general behavioral profile even with the insertion of new objects in environment, similarly to that observed in Protocol 2, however a reduction of distance travelled was presented by these animals, reflecting a little of Protocol 1. In zebrafish, some studies have already demonstrated the induction of neuronal plasticity and increase of neuronal proliferation when animals were submitted to enriched environment protocols. In rodent models, many of effects of environmental enrichment are related to increased adult neurogenesis and dendritic branching, as well as alteration of functionality of some neurotransmitter system was known – like glutamatergic. Thus, second part of this dissertation had as objective the analyses of protein expression of one of the vesicular glutamate transporter (vGluT), the vGluT2, in those three enriched environment protocols cited previously by Western Blotting technique The vGluTs were expressed in neuronal dendritic regions and more its expression, more density of synaptic vesicles presents in analyzed region. Data obtained demonstrated that the increase of immunocontent of vGluT2 is related with consolidation and habituation of fish to this condition for a longer period in environmental enrichment (Protocol 2). In this study, there was demonstrated that environmental enrichment alters the adult zebrafish’s behavioral response, keeping it more regular than the control group (SE) and, probably, this is due to stimulation of process directed to stress response of novelty as well as of pathways related to adaptability. In addition, we have demonstrated that habituation to the condition by a longer protocol of enriched environment is more important to trigger the increase of vGluT2 protein expression in total brain of adult zebrafish.

Resumo não disponível

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:25:35Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2012-08-06Bitstream added on 2014-06-13T18:53:43Z : No. of bitstreams: 1 000739349.pdf: 849738 bytes, checksum: a49b0f8b116e3b00112ef770eab6bbdd (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Este estudo investigou os efeitos da lesão hipotalâmica induzida por glutamato monossódico (MSG) na programação do dimorfismo sexual em parâmetros somatométricos e propriedades biofísicas do osso durante a fase pré-pubere, púbere e adulto jovem. Além disto, nós avaliamos se a alteração hipotalâmica induzida por este modelo pode influenciar nos níveis séricos de leptina e corticosterona nestes animais. A lesão com MSG foi realizada por injeção subcutânea de glutamato monossódico (dose de 4 mg/g de peso corporal, Sigma, St. Louis, MO) em ratos neonatos no 2º, 4º, 6º, 8º e 10º dia de vida. Os grupos controle foram tratados da mesma forma utilizando solução salina 0,9%. Os ratos foram submetidos a eutanásia aos 20,40, 80, 120 e 150 dias de vida. O peso corporal foi mensurado aos 20, 40, 80, 120 e 150 dias de vida e amostras sanguíneas e fêmures foram coletados. O comprimento femural e a geometria crosseccional da diáfise femural foram medidos e a densidade mineral óssea areal (DMOa) foi determinada por densitômetro de dupla emissão de raio-X (DXA). O teste biomecânico de ensaio de flexão de três pontos foi utilizado para avaliar força máxima, rigidez óssea e tenacidade. Amostras sanguíneas foram submetidas a ensaios bioquímicos para estimar os níveis de cálcio, fósforo, fosfatase alcalina, leptina e corticosterona no plasma. Ganho de peso, DMOa e propriedades biomecânicas aumentam rapidamente com relação a idade de todos os grupos. Nos animais controle o dimorfismo sexual esquelético, concentração de leptina e padrões de dimorfismo sexual de corticosterona foram evidentes após a puberdade. No entanto, nós demonstramos que a destruição de neurônios sensíveis ao MSG pode eliminar a diferença sexual no desenvolvimento esquelético, visto... / This study investigated the effects of neonatal MSG-induced hypothalamic lesions on the programming of sexual dimorphism in somatometric parameters and the biophysical properties of bone during childhood, puberty, and adulthood. Furthermore, we evaluated whether hypothalamic changes induced by this model may influence leptin and corticosterone serum concentrations in these animals. MSG-lesion was performed by daily subcutaneous injections of monosodium glutamate (at a dose of 4 mg/g of body weight, Sigma, St. Louis, MO) to newborn rats at 2-nd, 4-th, 6-th, 8-th and 10-th day of life. The control groups were treated in the same manner with saline solution 0,9%. Rats were euthanized at 20, 40, 80, 120 or 150 postnatal days. Body weight was also measured at 20, 40, 80, 120 and 150 days of age, and blood samples and femurs were collected. The femur length and femoral diaphyseal cross-sectional geometry were measured and the areal bone mineral density (areal BMD) was determined by dual-energy X-ray absorptiometry (DXA). Biomechanical three-point bending testing was used to evaluate bone breaking strength, energy to fracture, and extrinsic stiffness. Blood samples were submitted to a biochemical assay to estimate calcium, phosphorus, alkaline phosphatase, leptin, and corticosterone levels. Weight gain, areal BMD and bone biomechanical properties increased rapidly with respect to age in all groups. In control animals, skeletal sexual dimorphism, leptin concentration, and dimorphic corticosterone concentration patterns were evident after puberty. However, we demonstrated that destruction of MSG-sensitive neurons during the critical period of sexual differentiation of the brain causes a long-lasting modification in biophysical bone properties and serum leptin and corticosterone concentrations. This suggested that neonatal MSG treatment...

Made available in DSpace on 2014-12-02T11:16:45Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-07-07Bitstream added on 2014-12-02T11:21:41Z : No. of bitstreams: 1 000800283.pdf: 3261975 bytes, checksum: bdfd9509a74fed5a5ddfcc147954a0fb (MD5) / As cultivares de algodão Liberty Link ® são aquelas que resistem à aplicação do amônio glufosinate a uma dose que normalmente seria recomendada para os demais biótipos da espécie. Estas cultivares de algodão são constituídas geneticamente com um gene que codifica a produção da enzima fosfinotric ina acetil transferase (PAT), responsável pela acetilação do amônio glufosinate, inativando - o na planta. A cultivar de algodão FiberMax ® 975 WideStrike por também apresentar em seu DNA o gene PAT apresentaria o comportamento de seu metabolismo intermediário às cultivares convencional e Liberty Link ® . O objetivo do trabalho foi avaliar as alterações metabólicas e a intoxicação das plantas de algodão Wide Strike ® comparadas a plantas Liberty Link ® e convencionais, quando submetidos ao herbicida amônio glufosinate. Os es tudos foram conduzidos em casa de vegetação n a Faculdade de Ciências Agronômicas - FCA / UNESP - Campus de Botucatu (SP). Dois experimentos foram instalad os simultaneamente utilizand o cultivares as cultivares transgênicas e convencional , sendo o primeiro para avaliar a intoxicação e alterações na fotossíntese e o segundo para quantificar compostos relacionados a rota de ação do herbicida amônio glufosinate . Foram semeadas 5 sementes p or vaso de três cultivares de algodão FM 993 (convencional), FM 975WS ® (transgênica) e IMACD 6001LL ® (transgênica) e, aos 15 dias após a emergência (DAE) foi realizado o desbaste das plantas, mantendo duas plantas por vaso. Quando as plantas apresentaram 2 folhas verdadeiras (25 dias após emergência) realizou - se a primeira aplicação dos ... / The Liberty Link cotton cultivars are those that resist a dose of ammonium glufosinate application that normally would be recommended for other biotypes species .These cotton plants are constitute genetically with gene that encodes the production of enzyme phosphinothricin acetyl transferase (PAT) responsible for the acetylation of glufosinate ammonium, inactivating it in the plant. The cotton cultivar FiberMax® 975 WideStrike has present in i ts DNA the gene PAT and present intermediate metabolism to conve ntional cultivars and Liberty Link ®. The purpose of the study was to evaluate the metabolic changes and the intoxication of WideStrike®cotton plants compared with Liberty Link ® and conventional plants, when treated to ammonium glufosinate herbicide. The studies were carried out in a greenhouse at the Faculty of Agricultural Sciences, “Júlio de MesquitaFilho State University – Botucatu Campus (SP). Were conducted two experiments simultaneously using the transgenic and conventional cultivars, the first one to evaluate the toxicity and changes in photosynthesis and the secondto quantify compounds related to the herbicide ammonium glufosinate action route. Five seeds were sown of each cultivar per pot of the three cotton cultivars FM 993 (non - genetically modi fied), FM 975WS® (genetically modified) and IMACD 6001LL® (genetically modified) and at 15 days after emergence (DAE) was performed thinning of the plants, keeping two plants per pot. When the plants had two true leaves (25 days after emergence) held the ...

Diversos trabalhos têm relacionado a fisiopatogenia da acidemia glutárica tipo I (GA I) com a excitotoxicidade glutamatérgica. Ainda que sob intenso debate, a maioria desses trabalhos se baseia na semelhança estrutural existente entre o glutamato e os principais ácidos orgânicos acumulados na GA I, os ácidos glutárico (GA) e 3-hidroxiglutárico (3-OHGA). Tendo em vista a janela de vulnerabilidade cerebral dos pacientes afetados pela GA I durante os primeiros anos de vida e o distinto padrão de expressão e propriedades de receptores e transportadores glutamatérgicos ao longo do desenvolvimento, o presente trabalho teve por objetivo investigar os efeitos dos ácidos GA e 3-OHGA sobre a ligação de glutamato a seus receptores e transportadores de membrana plasmática e sobre a captação de glutamato por fatias e preparações sinaptossomais de córtex cerebral e estriado de ratos de 7 a 60 dias de vida. Nossos resultados demonstraram que o 3-OHGA inibiu a ligação de glutamato a seus receptores e transportadores de membrana em córtex cerebral de ratos de 30 dias de vida. Observamos ainda que esse ácido parece interagir com receptores do tipo NMDA, agindo como um fraco agonista desses receptores por aumentar a ligação de MK-801 em receptores de membrana e o influxo de Ca2+ em fatias de córtex cerebral de ratos. Através do estudo ontogenético da ligação de glutamato a seus receptores e transportadores de membrana plasmática de ratos na presença de GA e 3-OHGA, verificamos que o GA inibe a ligação de glutamato a seus receptores de membrana em córtex cerebral e estriado de ratos de 7 e 15 dias de vida. A utilização de antagonistas glutamatérgicos juntamente com a inibição da ligação de cainato a seus receptores na presença de GA indicaram que os efeitos desse ácido sobre a ligação de glutamato a seus receptores parecem envolver receptores do tipo não- NMDA, possivelmente do tipo cainato. O ácido 3-OHGA inibiu a ligação de glutamato somente a transportadores de membrana de estriado de ratos de 7 dias de vida. Os estudos de captação de glutamato mostraram que o GA inibe o transporte desse neurotransmissor apenas em fatias de córtex cerebral de ratos de 7 dias de vida. Esse efeito não foi devido à morte celular e foi prevenido por pré-administração de N-acetilcisteína sugerindo o envolvimento de dano oxidativo na presença do GA. Além disso, o efeito do GA parece envolver os transportadores glutamatérgicos do tipo GLAST, expressos nos estágios iniciais de desenvolvimento cerebral. Em contraste, o ácido 3-OHGA não afetou a captação de glutamato por fatias de córtex cerebral e estriado de ratos. Observamos também que os ácidos GA e 3-OHGA não afetaram a captação de glutamato por preparações sinaptossomais de cérebro de ratos. Os efeitos detectados no presente estudo pelos ácidos GA e 3-OHGA em períodos específicos do desenvolvimento e também nas distintas estruturas cerebrais estudadas podem estar relacionados com a expressão diferenciada de receptores e transportadores glutamatérgicos no cérebro de ratos. Apesar de não explicarem a janela de vulnerabilidade estriatal, tais resultados podem auxiliar na elucidação dos mecanismos fisiopatogênicos envolvidos no dano neurológico ocorrido durante os primeiros anos de vida dos pacientes com GA I. / The role of excitotoxicity in the cerebral damage of glutaric acidemia type I (GA I) is under intense debate. Several studies relate the excitotoxic actions of the major metabolites accumulating in GA I, glutaric (GA) and 3-hydroxyglutaric acids (3-OHGA), based on the chemical structural similarity between these organic acids and glutamate. Considering that GA I patients present a window of cerebral vulnerability during the first years of life and the variable ontogenetic pattern of glutamate receptors and transporters expression and properties, the objective of the present work was to investigate the effects of GA and 3-OHGA on glutamate binding to receptors and transporters from synaptic plasma membranes and on glutamate uptake by slices and synaptosomal preparations from cerebral cortex and striatum during rat brain development. Our results demonstrated that 3-OHGA inhibited glutamate binding to receptors and transporters from plasma membranes of cerebral cortex of 30-day-old rats. Moreover, its effect on glutamate receptors seems to be directed towards NMDA receptors and suggests that 3-OHGA acts as a weak agonist of these receptors by increasing the MK-801 binding to membrane receptors and Ca2+ influx into cerebral cortex slices of rats. The ontogenetic study of glutamate binding to receptors and transporters in the presence of GA and 3- OHGA revealed that GA decreased the glutamate binding to receptors from plasma membranes of cerebral cortex and striatum of 7- and 15-day-old rats. In addition, by using glutamate antagonists and kainate binding assay, we verified that this effect involved non-NMDA receptors, probably kainate receptors. On the other hand, 3-OHGA inhibited glutamate binding to transporters from plasma membranes of striatum of 7-day-old rats. The glutamate uptake studies showed that GA decreased glutamate transport only in cerebral cortex slices of 7-day-old rats. Furthermore, this effect was not due to cellular death and was prevented by N-acetylcysteine preadministration suggesting the involvement of oxidative damage. Moreover, immunoblot analysis and glutamate uptake assays in the presence of GA and dihydrokainate (DHK) revealed that GA effect seems to involve GLAST transporters, which are expressed in early stages of rat brain development. In contrast, 3-OHGA did not affect glutamate uptake by brain slices. We also observed that both GA and 3-OHGA did not affect glutamate uptake by synaptosomal preparations from rat brain. Concluding, the effects provoked by GA and 3-OHGA at specific ages of development and also in distinct cerebral structures may possibly be explained by the differential ontogenetic and regional specific expression of the glutamate receptors and transporters in rat brain. Although these results can not explain the window of striatal vulnerability, they may contribute to elucidate the mechanisms of the neurological damage occurred during the first years of life in GA I patients.

O glutamato, quando em altas concentrações na fenda sináptica, é excitotóxico, podendo levar à morte celular devido à hiper-estimulação de seus receptores. Seu efeito neurotóxico tem sido relacionado a várias doenças agudas e crônicas do SNC, tais como isquemia, epilepsia, Alzheimer e Parkinson. A manutenção dos níveis de glutamato abaixo de seus níveis excitotóxicos é realizada através de um mecanismo de transporte de alta afinidade dependente de sódio. Os principais transportadores de glutamato, GLAST e GLT-1, estão presentes nos astrócitos. Alguns estudos demonstram que a captação de glutamato parece variar de acordo com o período de desenvolvimento e envelhecimento; entretanto, poucos estudos avaliam este parâmetro em animais imaturos, maduros e velhos utilizando uma única metodologia. Neste trabalho, nós traçamos um perfil ontogenético da captação de glutamato in vitro, durante o desenvolvimento e envelhecimento, usando fatias de estriado, hipocampo e córtex de ratos com 10, 21 e 60 dias, 15 e 26 meses. Também analisamos se a captação de glutamato era sensível à presença de guanosina. Em todas as estruturas a captação de glutamato foi maior em animais jovens decaindo então, até ratos velhos (15 meses) em estriado e hipocampo ou ratos adultos jovens (60 dias) em córtex. Em estriado e hipocampo observamos um aumento parcial e total, respectivamente, na captação em ratos muito velhos (26 meses). O efeito da guanosina parece ser idade e estrutura dependentes, visto que a mesma aumentou a captação basal de glutamato somente em fatias de córtex de ratos de 10 dias. A diminuição da captação de glutamato observada em animais com 15 meses em estriado e hipocampo pode estar relacionada às diversas desordens neurodegenerativas que ocorrem em idosos, e a recuperação deste parâmetro em ratos muito velhos (26 II meses), tanto parcial como total, parece ser um mecanismo de adaptação compensatório que pode estar ocorrendo durante o processo de envelhecimento.

O ácido glutárico (AG) é o principal metabólito acumulado nos tecidos e fluidos corporais de pacientes afetados por acidemia glutárica tipo I (AG I), um erro inato do metabolismo da via catabólica dos aminoácidos lisina, hidroxilisina e triptofano causado pela deficiência severa da atividade da enzima glutaril-CoA desidrogenase. Clinicamente, os pacientes apresentam macrocefalia ao nascimento e uma hipomielinização ou desmielinização progressiva do córtex cerebral. Crises de descompensação metabólica com encefalopatia aguda ocorrem nestes pacientes principalmente entre 3 e 36 meses de vida, levando a uma marcada degeneração estriatal, que é a principal manifestação neurológica da doença. Depois de sofrer essas crises, os pacientes apresentam distonia e discinesia que progridem rapidamente e os incapacita para as atividades normais. Apesar dos sintomas neurológicos severos e achados neuropatológicos com atrofia cerebral, os mecanismos que levam ao dano cerebral na AG I são pouco conhecidos. O objetivo inicial do presente trabalho foi desenvolver um modelo animal por indução química de AG I através da injeção subcutânea do AG em ratos Wistar de forma que os níveis cerebrais deste composto atinjam concentrações similares aos encontrados em pacientes (~0,5 mM) para estudos neuroquímicos e comportamentais. Observamos que o AG atingiu concentrações no cérebro aproximadamente 10 vezes menores do que no plasma e 5 vezes menores do que nos músculos cardíaco e esquelético. O próximo passo foi investigar o efeito desse modelo sobre parâmetros do metabolismo energético no cérebro médio, bem como nos tecidos periféricos (músculo cardíaco e músculo esquelético) de ratos de 21 dias de vida Verificamos que a produção de CO2 a partir de glicose não foi alterada no cérebro médio dos ratos, bem como a atividade da creatina quinase no cérebro médio, músculo cardíaco e músculo esquelético. A atividade do complexo I-III da cadeia respiratória estava inibida em cérebro médio de ratos (25%), enquanto no músculo esquelético estavam inibidas as atividades dos complexos I-III (25%) e II-III (15%) e no músculo cardíaco não foi encontrada nenhuma inibição dos complexos da cadeia respiratória. Em seguida, testamos o efeito in vitro do AG sobre os mesmos parâmetros do metabolismo energético e observamos uma inibição das atividades do complexo I-III (20%) e da sucinato desidrogenase (30%) no cérebro médio na concentração de 5 mM do ácido. A produção de CO2, a partir de glicose e acetato, e a atividade da creatina quinase não foram alteradas pelo AG no cérebro médio dos animais. Assim, concluímos que o AG interfere no metabolismo energético celular, o que poderia explicar, ao menos em parte, a fisiopatogenia da AG I.

Orientador: Caio Antonio Carbonari / Coorientador: Anderson Luis Cavenaghi / Banca: Elza Alves Correa / Resumo: As cultivares de algodão Liberty Link ® são aquelas que resistem à aplicação do amônio glufosinate a uma dose que normalmente seria recomendada para os demais biótipos da espécie. Estas cultivares de algodão são constituídas geneticamente com um gene que codifica a produção da enzima fosfinotric ina acetil transferase (PAT), responsável pela acetilação do amônio glufosinate, inativando - o na planta. A cultivar de algodão FiberMax ® 975 WideStrike por também apresentar em seu DNA o gene PAT apresentaria o comportamento de seu metabolismo intermediário às cultivares convencional e Liberty Link ® . O objetivo do trabalho foi avaliar as alterações metabólicas e a intoxicação das plantas de algodão Wide Strike ® comparadas a plantas Liberty Link ® e convencionais, quando submetidos ao herbicida amônio glufosinate. Os es tudos foram conduzidos em casa de vegetação n a Faculdade de Ciências Agronômicas - FCA / UNESP - Campus de Botucatu (SP). Dois experimentos foram instalad os simultaneamente utilizand o cultivares as cultivares transgênicas e convencional , sendo o primeiro para avaliar a intoxicação e alterações na fotossíntese e o segundo para quantificar compostos relacionados a rota de ação do herbicida amônio glufosinate . Foram semeadas 5 sementes p or vaso de três cultivares de algodão FM 993 (convencional), FM 975WS ® (transgênica) e IMACD 6001LL ® (transgênica) e, aos 15 dias após a emergência (DAE) foi realizado o desbaste das plantas, mantendo duas plantas por vaso. Quando as plantas apresentaram 2 folhas verdadeiras (25 dias após emergência) realizou - se a primeira aplicação dos ... / Abstract: The Liberty Link cotton cultivars are those that resist a dose of ammonium glufosinate application that normally would be recommended for other biotypes species .These cotton plants are constitute genetically with gene that encodes the production of enzyme phosphinothricin acetyl transferase (PAT) responsible for the acetylation of glufosinate ammonium, inactivating it in the plant. The cotton cultivar FiberMax® 975 WideStrike has present in i ts DNA the gene PAT and present intermediate metabolism to conve ntional cultivars and Liberty Link ®. The purpose of the study was to evaluate the metabolic changes and the intoxication of WideStrike®cotton plants compared with Liberty Link ® and conventional plants, when treated to ammonium glufosinate herbicide. The studies were carried out in a greenhouse at the Faculty of Agricultural Sciences, "Júlio de MesquitaFilho" State University - Botucatu Campus (SP). Were conducted two experiments simultaneously using the transgenic and conventional cultivars, the first one to evaluate the toxicity and changes in photosynthesis and the secondto quantify compounds related to the herbicide ammonium glufosinate action route. Five seeds were sown of each cultivar per pot of the three cotton cultivars FM 993 (non - genetically modi fied), FM 975WS® (genetically modified) and IMACD 6001LL® (genetically modified) and at 15 days after emergence (DAE) was performed thinning of the plants, keeping two plants per pot. When the plants had two true leaves (25 days after emergence) held the ... / Mestre