Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Neurociências, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2014-08-06T17:40:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 323099.pdf: 659120 bytes, checksum: 22fb47aff929dadd499b8af2f917d0b1 (MD5) Previous issue date: 2013 / O estresse é capaz de afetar vários processos fisiológicos e, portanto, é considerado como determinante no desenvolvimento de diversas patologias. A exposição a estímulos estressores é responsável por alterações na regulação do eixo hipotálamo-pituitária-adrenal (HPA) que, por sua vez, são capazes de induzir uma elevação na secreção de glicocorticóides, hormônios esses reconhecidos como marcadores biológicos de grande importância na resposta ao estresse. O objetivo do presente estudo foi avaliar os efeitos do modelo proposto de estresse por instabilidade social (IS) e validá-lo como modelo indutor de estresse. Para tanto, camundongos machos suiços presenciaram, a curta distância e sem contato físico direto, lutas entre animais mais velhos. Os episódios de luta foram promovidos por 30 minutos e aplicados por um ou quatro dias consecutivos. O nível de estresse, após a exposição ao modelo de instabilidade social, foi mensurado pelas análises da concentração plásmática dos hormônios, adrenocorticotrópico (ACTH) e corticosterona, da atividade da enzima glutationa redutase (GR) e a expressão do comportamento do tipo ansiedade. Os resultados mostraram que o modelo de estresse por IS gerou reações típicas de estresse com ativação do eixo HPA e alterações na atividade da enzima GR. Observou-se que as exposições repetidas (quatro) ao modelo de IS foram capazes de induzir um efeito cumulativo que se refletiu sobre os níveis elevados de ACTH e corticosterona, sobretudo quando comparados com os níveis desses hormônios em uma única exposição a IS. Em adição, verificou-se que a exposição a um estímulo heterotípico, após a aplicação do modelo de IS, foi responsável pela redução da atividade exacerbada do eixo HPA e da atividade da enzima GR, observada anteriormente pela exposição ao estresse de IS. Em conjunção, os dados do presente estudo indicam que o protocolo de instabilidade social proposto é um modelo válido e eficaz para a indução de estresse de natureza psicossocial. <br> / Abstract : Stress can affect various physiological processes and thus is considered a key factor in the development of several pathologies. The exposure to stressful stimuli is responsible for alterations in the regulation of the hypothalamic-pituitary-adrenal (HPA) which, in turn, are capable of inducing an increase in the secretion of glucocorticoids, recognized as biological markers of great importance in response to stress. The aim of this study was to evaluate the effects of the proposed model of social instability stress (IS) and validate it as a model of stress inducer. Therefore, male Swiss mice witnessed fights between older animals in a short distance, without direct physical contact. The fighting episodes were promoted for 30 minutes and applied in one or four consecutive days. After exposure to the model of social instability, the stress level was measured by analysis of plasma concentrations of adrenocorticotropic hormone (ACTH) and corticosterone, Glutathion Reductase (GR) enzyme activity and expression of anxiety-like behavior. The results showed that the model of IS generated typical reactions to stress with HPA axis activation and changes in the activity of the enzyme GR. It was observed that repeated exposure (four) to IS model was able to induce a cumulative effect which was reflected on high levels of both hormones, especially when compared with the levels of these hormones in a single exposure to IS. In addition, the exposure to a stimulus heterotypic, after applying the model IS, was responsible for reducing the heightened activity of the HPA axis and GR enzyme activity, previously observed by exposure to stress IS. In conjunction, the data of this study indicate that the protocol of social instability stress is a valid and effective model for the induction of psychosocial stress.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Bioquímica, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T07:35:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 284569.pdf: 1495105 bytes, checksum: b4504c0a28e414d6b42d9ecd0498ac9b (MD5) / As espécies reativas de oxigênio (ERO), metabólitos secundários do metabolismo do oxigênio, são moléculas geradas e reguladas constantemente pela célula. O aumento na sua produção pode levar a inúmeros processos patológicos, e para evitar esses efeitos tóxicos das ERO a célula conta com um complexo sistema de defesas celulares, incluindo defesas antioxidantes. Esse sistema é bem estudado e caracterizado em eucariotos mais complexos, como os mamíferos, e em eucariotos mais simples, como as leveduras, mas ainda pouco se sabe sobre esse sistema e sua regulação em invertebrados marinhos. Desta forma, o presente trabalho tem como objetivo estudar o sistema antioxidante de bivalves marinhos em situação de estresse oxidativo, e propor possíveis mecanismos de modulação e regulação redox nesses modelos animais. O trabalho foi dividido em dois experimentos: no primeiro, mexilhões azuis Mytilus edulis foram pré-expostos ao selênio (4µg/L) por 3 dias, e subseqüentemente expostos por mais 3 dias a cobre (56 µg/L). Neste experimento, objetivamos detectar se os efeitos oxidativos do cobre podem ser atenuados pela pré-exposição ao selênio. Vários parâmetros antioxidantes e de dano celular foram avaliados. Nesta primeira etapa, observou-se que o cobre causa oxidação de tióis protéicos (PSH) e inibição da enzima tioredoxina redutase (TrxR) na brânquia e induz danos no DNA em hemócitos. O selênio aumenta a atividade da enzima glutationa peroxidase dependente de selênio (GPx-Se) e os níveis de glutationa (GSH). Quando os animais são pré-expostos a selênio e expostos em seguida ao cobre, a pré-exposição ao selênio é capaz de neutralizar os efeitos deletérios desse metal, revertendo a oxidação dos PSH, evitando a indução de danos no DNA e revertendo parcialmente a inibição da TrxR. No segundo experimento, mexilhões Perna perna foram expostos por até 21 dias ao zinco (10 µM), um metal conhecido por afetar o metabolismo da glutationa. A exposição aguda (2 dias) ao zinco causou consumo de GSH e inibição da GR, porém estes valores retornam aos níveis basais após 7 e 21 dias de exposição. Os animais expostos por 7 e 21 dias ao zinco demonstram uma amplificação do sistema antioxidante, com aumento na atividade de diversas enzimas auxiliares (TrxR, GR) ou de detoxificação de ERO (catalase, glutationa peroxidase total, superóxido dismutase). Apesar disso, essa amplificação não impediu um aumento nos níveis de peróxidos citosólicos e nos índices de peroxidação lipídica evidenciados após a exposição por 7 ou 21 dias. O conjunto de dados desses dois experimentos demonstram a importância do sistema antioxidante para esses animais em situações de estresse oxidativo. O aumento dos níveis de GSH e da atividade da GPx-Se parecem ser uma importante via de proteção contra os danos oxidativos em mexilhões M. edulis, mediados pelo cobre. Já com relação ao zinco, o restabelecimento do metabolismo da glutationa, o qual é afetado pelo zinco, é fundamental para as células branquiais de mexilhões P. perna, o qual responde ao insulto oxidativo com uma forte resposta adaptativa de amplificação das defesas antioxidantes celulares.

Made available in DSpace on 2016-08-17T18:39:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3220.pdf: 7184046 bytes, checksum: d31437c1aa1937336c7b8cb91918b19b (MD5) Previous issue date: 2010-08-06 / Universidade Federal de Minas Gerais / Malaria disease, caused mainly by Plasmodium falciparum parasite, afflicts about 500 million people and causes nearly one million deaths every year. For the development of new drugs against this disease, one possible approach is to identify an enzyme that plays a key role in P. falciparum development and presents significantly different properties from the corresponding human one. These differences can be exploited in the design of specific inhibitors of the parasite s protein, thus, three different enzymes were selected as possible targets. As there are evidences suggesting that increasing oxidative stress can effectively inhibit the growth of the malarial parasite the enzyme Glutathione Reductase of P. falciparum (PfGR), responsible for the parasite s antioxidant defense, has become a potential target for the design and development of inhibitors. The second target was the P. falciparum Dihydrofolate Reductase-Thymidylate Synthase (PfDHFR-TS), and in this case blocking its action stops the dTMP production and DNA synthesis in the parasite. The third chosen target was the P. falciparum Lactate Dehydrogenase (PfLDH), whose inhibition interrupts the ATP formation and thus causing the death of the parasite. So that a family of arilloxazines compounds, together with chloroquine and methylene blue, were studied by means of docking simulations in the binding sites of these enzymes and also in the corresponding human enzymes for comparison. The three-dimensional structures of the enzymes and of chloroquine and methylene blue were obtained from the Protein Data Bank (PDB). The structures of the arilloxazines compounds, in turn, were obtained by molecular modeling with HyperChem 6.01 and MOPAC2009 programs, using as starting models similar crystallographic structures deposited in the Cambridge Structural Database. Docking simulations were performed using GOLD 4.0.1. The docking results showed that the enzymes PfGR and PfDHFR-TS are not the preferential targets of chloroquine. For the methylene blue it was possible to elucidate its binding mode in hGR and PfGR. Regarding the arilloxazines it was possible to show that they present their higher affinity for hGR, followed by PfGR, hDHFR, PfDHFR-TS, PfLDH and hLDH. In the case of GRs, the interface site was the preferred binding site. The results suggest that if arilloxazines compounds with higher affinity for PfGR are desirable then a pentafluorophenyl should be attached at the N10 position, as in the 2e compound. When searching for arilloxazines with higher affinity for PfLDH, it seems to be desirable a carboxymethyl group at the N3 position (as in 5b) and a pentafluorophenyl group at N10 (as in 2e). Finally, the results suggest that in general the studied arilloxazines probably will present a higher affinity for hDHFR than PfDHFR-TS. All these results are an important starting point for the design of new arilloxazines ligands so that they can be used as lead compounds in the search for new drugs against malaria. / A malária, causada principalmente pelo Plasmodium falciparum, atinge cerca de 500 milhões de pessoas e causa aproximadamente um milhão de mortes todos os anos. Para o desenvolvimento de novos fármacos contra esta doença, uma das abordagens possível é identificar uma enzima que desempenhe papel vital no desenvolvimento do P. falciparum e apresente propriedades significantemente diferentes das enzimas humanas correspondentes, de modo que tais diferenças possam ser exploradas no design de inibidores específicos à proteína do parasita. Existem evidências sugerindo que aumentar o estresse oxidativo pode inibir eficientemente o crescimento do parasita causador da malária e, portanto, a enzima Glutationa Redutase do P. falciparum (GRPf), responsável por sua defesa antioxidante, tornou-se um alvo em potencial para o desenvolvimento de inibidores. Também, o bloqueio da ação da Diidrofolato Redutase-Timidilato Sintase do P. falciparum (DHFR-TSPf) interrompe a produção de dTMP e a síntese de DNA no parasita. Ainda, espera-se que a inibição da Lactato Desidrogenase do P. falciparum (LDHPf) interrompa a produção de ATP no parasita e, consequentemente, cause sua morte. Portanto, estudou-se o comportamento de compostos da família das ariloxazinas, da cloroquina e do azul de metileno nos sítios de ligação destas enzimas, além das enzimas humanas correspondentes para fins de comparação, por meio de cálculos de docking. As estruturas tridimensionais das enzimas foram obtidas no Protein Data Bank (PDB). As estruturas dos inibidores da família das ariloxazinas, por sua vez, foram obtidas por meio de modelagem molecular, utilizando os programas HyperChem 6.01 e MOPAC2009, a partir de estruturas cristalográficas semelhantes obtidas no Cambridge Structural Database; já as estruturas da cloroquina e do azul de metileno foram obtidas também no PDB. Os cálculos de docking destes compostos nos sítios de ligação das enzimas estudadas foram realizados utilizando o programa GOLD 4.0.1. Com base nos resultados de docking, sugere-se que as enzimas GRPf e DHFR-TSPf não são alvos preferenciais da cloroquina. Também, pôde-se elucidar o possível modo de ligação do azul de metileno nas enzimas GRh e GRPf. No geral, foi possível sugerir ainda que as ariloxazinas devam apresentar maior afinidade pela GRh, seguida por GRPf, DHFRh, DHFR-TSPf, LDHPf e LDHh, nesta ordem. Nas GRs, o sítio da interface foi o sítio preferencial de ligação. Para se buscar inibidores da família das ariloxazinas com maior afinidade pela GRPf, sugere-se considerar um pentafluorfenil como substituinte na posição N10, como no composto 2e. Ainda, na busca por ariloxazinas com maior afinidade pela LDHPf, sugere-se considerar um carboximetil na posição N3 (como o de 5b) e um pentafluorfenil na posição N10 (como em 2e). Por fim, foi obtido que as ariloxazinas estudadas possivelmente apresentarão, em geral, uma maior afinidade pela DHFRh do que pela DHFR-TSPf. Estes dados podem ser tomados como ponto de partida para o design de novos compostos da família das ariloxazinas, a fim de que possam atuar como compostos líderes na busca por novos fármacos contra a malária.

Submitted by Alison Vanceto (alison-vanceto@hotmail.com) on 2016-10-05T14:03:37Z No. of bitstreams: 1 DissRFNS.pdf: 7648197 bytes, checksum: 76ec1475a7603115854bee2c6dc347a5 (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2016-10-05T18:42:34Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissRFNS.pdf: 7648197 bytes, checksum: 76ec1475a7603115854bee2c6dc347a5 (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2016-10-05T18:42:42Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissRFNS.pdf: 7648197 bytes, checksum: 76ec1475a7603115854bee2c6dc347a5 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-05T19:07:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissRFNS.pdf: 7648197 bytes, checksum: 76ec1475a7603115854bee2c6dc347a5 (MD5) Previous issue date: 2015-08-11 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / In this work, oxidoreductases of the glutathione reductase (GR), trypanothione reductase (TR) and sulfhydryl oxidase (SOX) sub-subclasses that are FAD (flavin adenine dinucleotide) dependent enzymes and contain a group with sulfur as a charge acceptor/donor near the FAD isoalloxazine region were studied. Oxidoreductases are enzymes capable of catalyzing redox reactions, thus requiring donor groups and acceptor groups of charges. FAD is a cofactor of the oxidoreductases and participates in the enzymatic catalysis, brokering the transfer of charges between ligands and the polypeptide chain of the proteins. The thiol groups and disulfide bonds existing in the enzymes are, in many instances, involved in these transfer of protons and electrons together with the FAD. The conformation of the isoalloxazine region of the FAD and the π interactions between the sulfur atoms and the flavin region were studied. The crystal structures of 180 oxidoreductases with FAD and disulfide bonds retrieved from the Protein Data Bank (PDB) were analyzed, which allowed to set up some relationships between the bond lengths of the disulfide bridge in proteins and in small molecules, to determine the existence of deformations of the isoalloxazine moiety of the FAD, to measure the SG-π interaction distances and realize some FAD features that help differentiate the GR, TR and SOX sub-subclasses. / Neste trabalho foram estudadas oxidorredutases das sub-subclasses glutationa redutases (GR), tripanotiona redutases (TR) e sulfidril oxidases (SOX) que são enzimas dependentes de FAD (flavina adenina dinucleotídeo) e contêm um grupo com enxofre como aceitador/doador de cargas, próximo à região isoaloxazina do FAD. As oxidorredutases são enzimas capazes de catalisar reações redox, necessitando, para tal, de grupos doadores e grupos aceitadores de cargas. O FAD é um cofator das oxidorredutases e participa na catálise enzimática, intermediando a transferência de cargas entre ligantes e a cadeia polipeptídica das proteínas. Os grupos tiol e as ligações dissulfeto existentes nas enzimas estão, em muitos casos, envolvidos nessas transferências de prótons e elétrons em conjunto com o FAD. Foi realizado o estudo da conformação da região isoaloxazina do FAD e de interações π entre os átomos de enxofre e a flavina do FAD. Foram analisadas 180 estruturas cristalográficas de oxidorredutases com FAD e ligações dissulfeto obtidas do Protein Data Bank (PDB) o que permitiu relacionar os comprimentos da ligação dissulfeto em proteínas e em pequenas moléculas, classificar deformações da isoaloxazina do FAD, determinar distâncias de interação SG-π e perceber caraterísticas do FAD que permitem diferenciar as sub-subclasses de GR, TR e SOX. / CNPq: 166636/2013-4

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Glutathione (γ-L-glutamyl-L-cysteinylglycine) is the major non-protein thiol body and is involved in cellular antioxidant defense. The free glutathione is present mainly in its reduced form (GSH) and can be converted to the oxidized form (GSSG) in the presence of reactive oxygen species (ROS). The GSH/GSSG ratio high is very important for the cellular redox state and a reduction of this ratio is often used as an indicator of oxidative stress. The enzyme glutathione reductase (GR) catalyzes the reduction of GSSG to GSH using NADPH. Because of the great importance of the antioxidant glutathione and considering that it is present in almost all organisms, numerous studies involving several attempts to detect GSH, GSSG and GR in biological systems has been performed. The objective of this study was to validate an automated analytical method, based on a spectrophotometric method proposed by Mannervick and Carlberg in 1985 to measurement the GR activity which is the oxidation of NADPH, which is monitored spectrophotometrically at a wavelength of 340 nm using the automated analyzer Cobas Mira®, determine its limits of reference for a healthy population and further evaluate the pre-analytical interference that influence the analytical phase of hemoglobin, bilirubin and lipemia. The automated method for measuring of the GR activity was validated as recommended by the EMEA and ANVISA. Since it was linear (r2 = 0.990), precise, with a coefficient of variation (CV) in precision intraassay of 5.7% (50 U/L) and 3.4% (100 U/L) and precision interassay CV of 9.5% (50 U/L) and 9.9% (100 U/L). In addition, we observed a recovery of 114.1% with this method considered accurate. The reference limits were evaluated as recommended by the International Federation of Clinical Chemistry (IFCC), and were 21.7 U / L to 60.3 U / L, for a healthy population. In the simulation of hemolysis, lipemia and jaundice in plasma samples, we evaluated the pre-analytical interference in the activity of the GR. All concentrations of Intralipid® (0.67, 1.25, 2.5, 5 and 10 mg / dL), hemoglobin standard (0.0625, 0.125, 0.25, 0.5 and 1 g / dL), and bilirubin (0.9, 1.9, 3.8, 7.5, 15 and 30 mg / dL) resulted in a difference from the original value of GR, and verified a percentage greater than 5%, and this percentage considered for enzymes, analytical interference. Thus, it was concluded that the automated method developed was linear, precise, accurate, simple and inexpensive, and can be adapted to the Cobas Mira® analyzer. The reference limits for a healthy population were established. Furthermore, it was demonstrated that hemoglobin, lipemia and bilirubin interfere in the measurement of the GR activity. / A glutationa (L-γ-glutamil-L-cysteinylglycine) é o principal tiol não proteico do organismo e está envolvida na defesa celular antioxidante. A glutationa livre está presente principalmente na sua forma reduzida (GSH) e pode ser convertida para a forma oxidada (GSSG) na presença de espécies reativas de oxigênio (EROs). A razão GSH/GSSG elevada é muito importante para o estado redox celular e uma redução desta razão é frequentemente utilizada como um indicador do estresse oxidativo. A enzima glutationa redutase (GR) catalisa a redução de GSSG a GSH utilizando NADPH. Devido a grande importância antioxidante da glutationa e considerando que a mesma está presente em quase todos os organismos, numerosas pesquisas envolvendo as mais diversas tentativas de detecção de GSH, GSSG e GR em sistemas biológicos tem sido realizadas. Assim, o objetivo deste estudo foi validar um método analítico automatizado, baseado em um método espectrofotométrico proposto por Mannervick e Carlberg em 1985 para a mensuração da atividade da GR que consiste na oxidação do NADPH, o qual é monitorado espectrofotometricamente no comprimento de onda de 340 nm utilizando o analisador automatizado Cobas Mira®, determinar seus limites de referência para uma população saudável e ainda avaliar a interferência pré-analítica que influenciam na fase analítica da hemoglobina, lipemia e bilirrubina. O método automatizado para a mensuração da atividade da enzima GR foi validado seguindo recomendações da ANVISA e EMEA. Sendo que o mesmo foi linear (r2=0,990), preciso, apresentando um coeficiente de variação (CV) na precisão intraensaio de 5,7% (50 U/L) e 3,4% (100 U/L) e na precisão interensaio um CV de 9,5% (50U/L) e 9,9% (100 U/L). Além disso, foi observada uma recuperação de 114,1%, sendo este método considerado exato. Os limites de referência foram avaliados seguindo recomendações da International Federation of Clinical Chemistry (IFCC), sendo que foram de 21,7 U/L a 60,3 U/L, para uma população saudável. Na simulação da hemólise, lipemia e icterícia em amostras de plasma, avaliou-se a interferência pré-analítica na atividade da GR. Todas as concentrações utilizadas de Intralipid® (0,67; 1,25; 2,5; 5 e 10 mg/dL), de padrão de hemoglobina (0,0625; 0,125; 0,25; 0,5 e 1 g/dL) e de bilirrubina (0,9; 1,9; 3,8; 7,5; 15 e 30 mg/dL) resultaram em uma diferença do valor original de GR, sendo verificada uma porcentagem maior que 5%, sendo essa porcentagem considerada, para enzimas, interferência analítica. Dessa forma, foi possível concluir que o método automatizado desenvolvido foi linear, preciso, exato, simples e de baixo custo, podendo ser adaptado ao analisador Cobas Mira®. Os limites de referência para uma população saudável também foram estabelecidos. Além disso, foi demonstrado que a hemoglobina, a lipemia e a bilirrubina interferem na mensuração da atividade da GR.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Oxidative stress is an important molecular mechanism of lead (Pb) toxicity. The thioredoxin system (selenoenzyme thioredoxin reductase-TrxR, thioredoxin protein- Trx and NADPH) is essential for the antioxidant defense and cellular redox control. In our previous study, it was showed that cytosolic renal TrxR1 activity of rats increased after acute and long-term exposure to Pb and this was the only parameter that changed after both exposures to low Pb doses. Then, it was suggested that TrxR1 could operate in the early defense against Pb toxicity and it could also be used as a bioindicator of early effects of Pb. Thus, the main objective of this thesis was to investigate the role of thioredoxin system in Pb-induced changes, evaluating: I) in vitro the activity of purified TrxR1, as well as the activity and the protein expression of TrxR1 and Trx1 in renal HEK 293 culture cells exposed to Pb; II) in vivo, the effects of Pb exposure in rats and in occupationally-exposed humans on renal (only in rats) and blood TrxR1 activity (both rats and humans), comparing these effects to oxidative stress parameters, as well as to classical bioindicators of Pb effect and exposure. The results of the in vitro study showed that lead is a less potent inhibitor of the purified TrxR1 activity (IC50 = 0.27 TM) than its structural homologous glutathione reductase (IC50 = 0.048 TM). TrxR1 inhibition was independent on the selenocysteine residue of the active site and was reversible by bovine serum albumin and by the EDTA chelating. TrxR1 inhibition also occurred in HEK 293 cells exposed to the highest Pb acetate concentration (60 TM), without alterations in protein expression. However, under glutathione (GSH) depletion after pre-incubation of cells with L-buthionine-[S,R]-sulfoximine (BSO) and further exposure to Pb, the activity and expression of both TrxR1 and Trx1 increased in the absence of cytotoxicity and of changes in GR and glutathione S-transferase activities, which indicates Trx system as an important protective mechanism against Pb toxic effects in GSH-depleted cells. On the other hand, blood TrxR1 activity did not change either after acute exposure of rats or long-term exposure of humans to Pb. However, the increase of renal TrxR1 activity in rats exposed to the highest dose of Pb acetate (25 mg/kg) occurred concomitantly with the increase of blood and renal Pb levels over time (6, 24 e 48 h), whereas the erythrocyte δ-ALA-D inhibition, which is a classical indicator of Pb effects, occurred after 6 h of exposure and the activity was further recovered (at 24 and 48 h). Moreover, the increase of renal TrxR1 activity occurred without renal histopathologycal damage, which corroborates the increase of this enzyme as an early event of Pb toxicity. Overall, the results of the current study point out the thioredoxin system as a target for Pb, but mainly as a protective mechanism against Pb toxicity. However, the absence of changes in blood TrxR1 activity in Pb-exposed animals and humans indicates that this enzyme is not an appropriate bioindicator of the toxic effects of Pb in exposed populations. / O estresse oxidativo é um importante mecanismo molecular da toxicidade do chumbo (Pb). O sistema da tiorredoxina (selenoenzima tiorredoxina redutase -TrxR, proteína tiorredoxina -Trx e NADPH) é essencial na defesa antioxidante e no controle redox celular. Em nosso estudo prévio, foi demonstrado que a atividade da enzima TrxR1 (citosólica) renal de ratos aumentou na exposição aguda e prolongada ao Pb, sendo o único parâmetro alterado em ambas exposições a doses baixas de Pb. Assim, foi sugerido que a TrxR1 atuaria precocemente na defesa contra a toxicidade do metal, podendo também ser utilizada como um bioindicador dos efeitos precoces do Pb. Assim, o objetivo geral desta tese foi investigar o papel do sistema da tiorredoxina nas alterações induzidas pelo Pb, avaliando: I) in vitro a atividade da TrxR1 purificada, bem como a atividade e expressão protéica da TrxR1 e Trx1 em culturas de células renais HEK 293 expostas ao Pb e II) in vivo, os efeitos do Pb em ratos e em humanos ocupacionalmente expostos ao Pb sobre a atividade da TrxR1 renal (somente em ratos) e sanguínea (ratos e humanos), comparando esses efeitos com parâmetros de estresse oxidativo, bem como com indicadores clássicos de efeito e de exposição ao Pb. Os resultados do estudo in vitro mostraram que a atividade da enzima TrxR1 purificada foi inibida pelo Pb (IC50 = 0.27 TM) de forma menos potente que a sua homóloga estrutural glutationa redutase (IC50 = 0.048 TM). Essa inibição foi independente do resíduo de selenocisteína do sítio ativo da TrxR1 e foi revertida pela albumina sérica bovina e pelo quelante EDTA. A inibição da TrxR1 também ocorreu em células HEK 293 expostas à maior concentração de acetato de Pb (60 TM), sem alterações na expressão protéica. Entretanto, quando os níveis celulares de glutationa (GSH) foram depletados por pré incubação das células com L-butionina-[S,R]-sulfoximina (BSO) e posterior exposição ao Pb, a atividade e a expressão da TrxR1 e da Trx1 aumentaram na ausência de citotoxicidade e de alterações nas atividades da GR e glutationa S-transferase, apontando esse sistema como um importante mecanismo contra a toxicidade do Pb em células sob depleção de GSH. Por outro lado, a atividade da TrxR1 sanguínea não alterou na exposição aguda de ratos e prolongada de humanos ao Pb. No entanto, o aumento da atividade da TrxR1 renal em ratos expostos à maior dose de acetato de Pb (25 mg/kg) foi concomitante com o aumento dos níveis sanguíneos e renais de Pb ao longo do tempo (6, 24 e 48 h), enquanto que a inibição da enzima δ-ALA-D eritrocitária, um indicador clássico de efeito do Pb, ocorreu após 6 h de exposição, sendo sua atividade restabelecida posteriormente (24 e 48 h). Além disso, o aumento da atividade da TrxR1 renal ocorreu sem danos histopatológicos renais, confirmando essa alteração como um evento precoce da toxicidade do Pb. Em geral, os resultados do presente estudo apontam o sistema da tiorredoxina como alvo do Pb, mas principalmente como um mecanismo de proteção contra o metal. Entretanto, a ausência de alterações na atividade da TrxR1 sanguínea em animais e humanos expostos ao Pb, indica que essa enzima não é um bioindicador adequado dos efeitos tóxicos do Pb em populações expostas.

Elevada disponibilidade de bário (Ba) no meio de cultivo pode resultar em severa toxidez nas plantas. A toxidez causada pelo metal pesado nas plantas pode ser amenizada pelo fornecimento de nutrientes, particularmente o enxofre (S). Objetivou-se avaliar os parâmetros produtivos, sintomas visuais, estado nutricional, índice SPAD, indicadores de estresse (malondialdeído, peróxido de hidrogênio e prolina) e a atividade de enzimas do sistema antioxidante (glutationa redutase, superóxido dismutase, catalase, ascorbato peroxidase e guaiacol peroxidase) do capim tanzânia (Panicum maximum Jacq. cv. Tanzânia) cultivado com combinações de doses de S e de Ba na solução nutritiva, em casa de vegetação, em dois ciclos de crescimento das plantas. As plantas foram submetidas às combinações de cinco doses de S (0,1; 1,0; 1,9; 2,8 e 3,7 mmol L-1) com cinco doses de Ba (0,0; 2,5; 5,0; 10,0 e 20,0 mmol L-1), utilizando esquema fatorial fracionado (52), em blocos ao acaso, com seis repetições e seis plantas por unidade experimental. Os parâmetros produtivos e o estado nutricional das plantas foram severamente afetados pelas combinações de S e Ba em ambos os ciclos de crescimento. O aumento na dose de Ba na solução nutritiva prejudicou acentuadamente o crescimento e o estado nutricional das plantas, principalmente na área foliar, e nos nutrientes potássio e magnésio, enquanto o aumento da dose de S amenizou o efeito tóxico do metal. Maiores concentrações de malondialdeído foram observadas nas plantas que apresentaram maior acúmulo do metal pesado. As atividades das enzimas glutationa redutase, catalase e ascorbato peroxidase foram mais altas nas plantas cultivadas com baixo fornecimento de S, enquanto a atividade da guaiacol peroxidase foi aumentada com incremento das doses de Ba e de S. / High barium (Ba) availability in growth medium can cause severe toxicity in plants. Nutrient supply may mitigate heavy metal phytotoxicity, especially the sulphur (S) supply. The study was carried out to evaluate the plant growth, visual symptoms, nutritional status, indicators of stress (malondialdehyde, hydrogen peroxide and proline) and activities of the antioxidant enzymes (glutathione reductase, superoxide dismutase, catalase, ascorbate peroxidase and guaiacol peroxidase) in Tanzania guineagrass (Panicum maximum Jacq. cv. Tanzania) grown with combinations of S rates and Ba rates in nutrient solution, in a greenhouse, for two growth periods. Plants received nutrient solutions where combinations of five S rates (0.1, 1.0, 1.9, 2.8 and 3.7 mmol L-1) with five Ba rates (0.0, 2.5, 5.0, 10.0 and 20.0 mmol L-1) were used in a fractionated factorial (52), in randomized block design, with six replications and six plants per experimental unit. Plant production and nutritional status were highly affected by combinations of S and Ba rates, in both growth periods. Increase on Ba rates impaired growth, mainly on leaf area production. Barium rates impaired nutritional status, mainly on potassium and calcium, while increasing on S rates alleviated Ba toxic effects. High concentrations of malondialdehyde was observed in plants with increase of Ba application. The activities of catalase and ascorbate peroxidase were high in plants grown with low S availability, while guaiacol peroxidase activity was enhanced by increasing Ba and S rates in the nutrient solution.

Elevada disponibilidade de bário (Ba) no meio de cultivo pode resultar em severa toxidez nas plantas. A toxidez causada pelo metal pesado nas plantas pode ser amenizada pelo fornecimento de nutrientes, particularmente o enxofre (S). Objetivou-se avaliar os parâmetros produtivos, sintomas visuais, estado nutricional, índice SPAD, indicadores de estresse (malondialdeído, peróxido de hidrogênio e prolina) e a atividade de enzimas do sistema antioxidante (glutationa redutase, superóxido dismutase, catalase, ascorbato peroxidase e guaiacol peroxidase) do capim tanzânia (Panicum maximum Jacq. cv. Tanzânia) cultivado com combinações de doses de S e de Ba na solução nutritiva, em casa de vegetação, em dois ciclos de crescimento das plantas. As plantas foram submetidas às combinações de cinco doses de S (0,1; 1,0; 1,9; 2,8 e 3,7 mmol L-1) com cinco doses de Ba (0,0; 2,5; 5,0; 10,0 e 20,0 mmol L-1), utilizando esquema fatorial fracionado (52), em blocos ao acaso, com seis repetições e seis plantas por unidade experimental. Os parâmetros produtivos e o estado nutricional das plantas foram severamente afetados pelas combinações de S e Ba em ambos os ciclos de crescimento. O aumento na dose de Ba na solução nutritiva prejudicou acentuadamente o crescimento e o estado nutricional das plantas, principalmente na área foliar, e nos nutrientes potássio e magnésio, enquanto o aumento da dose de S amenizou o efeito tóxico do metal. Maiores concentrações de malondialdeído foram observadas nas plantas que apresentaram maior acúmulo do metal pesado. As atividades das enzimas glutationa redutase, catalase e ascorbato peroxidase foram mais altas nas plantas cultivadas com baixo fornecimento de S, enquanto a atividade da guaiacol peroxidase foi aumentada com incremento das doses de Ba e de S. / High barium (Ba) availability in growth medium can cause severe toxicity in plants. Nutrient supply may mitigate heavy metal phytotoxicity, especially the sulphur (S) supply. The study was carried out to evaluate the plant growth, visual symptoms, nutritional status, indicators of stress (malondialdehyde, hydrogen peroxide and proline) and activities of the antioxidant enzymes (glutathione reductase, superoxide dismutase, catalase, ascorbate peroxidase and guaiacol peroxidase) in Tanzania guineagrass (Panicum maximum Jacq. cv. Tanzania) grown with combinations of S rates and Ba rates in nutrient solution, in a greenhouse, for two growth periods. Plants received nutrient solutions where combinations of five S rates (0.1, 1.0, 1.9, 2.8 and 3.7 mmol L-1) with five Ba rates (0.0, 2.5, 5.0, 10.0 and 20.0 mmol L-1) were used in a fractionated factorial (52), in randomized block design, with six replications and six plants per experimental unit. Plant production and nutritional status were highly affected by combinations of S and Ba rates, in both growth periods. Increase on Ba rates impaired growth, mainly on leaf area production. Barium rates impaired nutritional status, mainly on potassium and calcium, while increasing on S rates alleviated Ba toxic effects. High concentrations of malondialdehyde was observed in plants with increase of Ba application. The activities of catalase and ascorbate peroxidase were high in plants grown with low S availability, while guaiacol peroxidase activity was enhanced by increasing Ba and S rates in the nutrient solution.