Tese de Doutorado apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Ciências da Saúde da Universidade do Extremo Sul Catarinense - UNESC, para obtenção do título de Doutor em Ciências da Saúde. / O envelhecimento é um processo biológico complexo, e o conhecimento deste ainda é limitado. Tem sido proposto que alterações epigenéticas podem estar relacionadas ao envelhecimento e ao declínio de memória. Dentre essas alterações está a acetilação de histonas que podem desempenhar um papel crucial no envelhecimento. Com isso, o presente estudo teve como objetivo padronizar o modelo animal de D-gal e avaliar o efeito do butirato de sódio (BS), um inibidor das histonas deacetilases, na memória, modulação das histonas deacetilases (HDAC) e dano ao DNA em ratos Wistar com 2, 6 ou 16 meses submetidos à administração de D-galactose (D-gal). Foram utilizados ratos Wistar machos com 2, 6 ou 16 meses de idade. Para estabelecer a melhor dose de D-gal para indução do modelo de envelhecimento foi realizada uma curva dose-resposta (100, 200 ou 300 mg/kg) em que a D-gal foi administrada durante 30 dias por via oral em ratos com 2 meses de idade. Após, ratos de diferentes idades (2, 6 e 16 meses) foram administrados com D-gal (200 mg/kg) ou água, durante 30 dias. No 24º dia iniciou-se, juntamente com a D-Gal, o tratamento com BS (600 mg/kg) por via intraperitoneal durante 7 dias. 24 horas após a última administração de D-gal ou BS foi realizado o teste de habituação ao campo aberto, Y-maze e esquiva inibitória. O BS foi capaz de reverter o dano de memória de habituação causado pela D-gal em animais com 2 e 6 meses, mas não com 16 meses. BS também foi capaz de reverter o dano causado pelo envelhecimento natural em animais com 16 meses. No teste de esquiva inibitória o BS melhorou a memória imediata, de curta e de longa duração de animais com 2 meses; a memória imediata de animais com 6 meses e a memória de curta e de longa duração de animais com 16 meses. Adicionalmente, o BS reverteu o dano na memória imediata e de curta duração causado pelo envelhecimento natural em animais com 16 meses. O dano na memória espacial causado pelo envelhecimento natural e pela D-gal não foi revertido pelo BS. Além disso, a D-gal causou aumento na atividade das HDACs em animais com 16 meses e o BS conseguiu reverter parcialmente esse efeito no córtex frontal e hipocampo. Quando avaliado os danos ao DNA no sangue periférico, utilizando o ensaio cometa, foi observado que o envelhecimento natural (animais com 16 meses) causou aumento da frequência de danos ao DNA, e o BS foi capaz de reverter parcialmente este dano. Além disso, a D-gal causou aumento do índice e frequência de danos ao DNA nos animais de 2 e 6 meses de idade, e o tratamento com BS foi capaz de reverter este dano, mas não o dano na frequência em animais com 6 meses. Assim, o presente estudo mostrou o efeito protetor do BS na memória de ratos envelhecidos naturalmente ou induzidos pela administração oral de D-gal. A melhora da memória aversiva causada pelo BS nos animais de 16 meses tratados com D-gal pode ser explicada em parte pela redução da atividade das HDACs. A proteção do BS contra o dano na memória de habituação e aversiva induzida pelo envelhecimento natural pode ser explicado, parcialmente, pela redução da frequência de dano ao DNA. A reversão dos danos nas memórias de habituação e aversiva em animais com 2 e 6 meses tratados com D-gal pode ser explicado pela redução da frequência e índice de dano ao DNA nos animais de 2 meses e pela redução do índice de dano ao DNA nos animais de 6 meses. Portanto, o presente estudo fez novos achados que abrem caminho para a utilização do BS no envelhecimento.

Introdução: O Adenocarcinoma ductal pancreático é um tumor bastante agressivo que apresenta uma alta de letalidade e, para o qual, poucas opções terapêuticas estão disponíveis. Isto pode ser parcialmente explicado pela complexidade derivada de múltiplas aberrações genéticas e da população celular mista presente em um tumor pancreático, o que também pode explicar o curso clínico heterogêneo observado na prática diária. Ultimamente, pesquisas científicas têm contribuído para ampliar o conhecimento sobre o impacto das alterações epigenéticas no desenvolvimento de múltiplos tipos de câncer, porém no pâncreas essas alterações ainda são incertas e, por isso, foco de investigação. A desregulação epigenética parece estar envolvida no ciclo celular da célula tumoral, incluindo o crescimento celular, diferenciação, progressão tumoral e morte celular, e a acetilação das histonas é um importante mecanismo que regula a transcrição de genes envolvidos nesses processos. Padrões globais de modificações das histonas foram recentemente apontados como preditores de desfecho em pacientes com câncer, mas poucos estudos têm sido realizados nesta área, inclusive em Adenocarcinoma ductal pancreático (ADP). Objetivos: O presente estudo foi desenvolvido a fim de investigar o padrão de modificação de acetilação das histonas em adenocarcinoma pancreático, através da análise imunohistoquímica. Materiais e métodos: Uma análise clinicopatológica retrospectiva foi realizada em 119 pacientes diagnosticados com câncer de pâncreas entre os anos de 2005 e 2011, e realizado estudo imunohistoquímico com os anticorpos contra H4K12ac, H3K9ac e H3K18ac. Marcação nuclear positiva para cada histona foi medida quanto à intensidade e expressão, sendo classificadas em grupos de baixa ou de alta intensidade/expressão. Os resultados foram analisados em relação aos parâmetros clinicopatológicos de cada paciente. Resultados: Houve uma relação positiva entre diferenciação tumoral e alta expressão de H4K12ac (P <0,05), bem como a intensidade forte dos três marcadores correlacionou-se positivamente com o estágio do tumor (P <0,01). Análise univariada mostrou pior sobrevida em pacientes com níveis elevados de expressão de H4K12ac (p = 0,038) e H3K18Ac (P = 0,033). Modelo de risco proporcional de Cox revelou o efeito prognóstico independente de níveis elevados de H4K12ac H3K18ac (taxas de risco de 1,6 e 1,7, respectivamente, p <0,05), especialmente para pacientes em estágios iniciais. Sugerimos como hipótese que as modificações na acetilação das histonas H4K12 e H3K18 podem ser consideradas fatores prognósticos importantes para o câncer de pâncreas, embora o mecanismo envolvido necessite de mais investigação. Aumentando a compreensão e o conhecimento sobre o padrão de acetilação das histonas, poder-se-ão finalmente gerar novas idéias para um diagnóstico molecular racional e novas abordagens terapêuticas. / Introduction: Ductal pancreatic adenocarcinoma (DPAs) is a highly aggressive tumor, with a high letality rate, for which few therapeutic options are available. This may be partially explained by the notorious complexity derived from the multiple genetic aberrations and mixed cellular population present in a pancreatic tumor, which can also explain the heterogeneous clinical course observed in daily practice. Lately, there is an increase in the literature about the impact of epigenetic changes on the development of several cancer, however in the pancreas these changes are still uncertain. Epigenetic deregulation may be involved in tumor cell biology, including cell growth, differentiation, tumor progression and cell death, and histone acetylation is a major mechanism that regulates gene transcription. Patterns of global histone modifications have been recently suggested as outcome predictors in cancer patients, but few studies have been conducted on pancreatic ductal adenocarcinomas. Objectives: This study was designed to investigate the predictive value of histone acetylation modifications on pancreatic cancer. Material and methods: A retrospective clinicopathologic analysis was undertaken in 119 patients diagnosed with PDAC between 2005 and 2011, and immunohistochemistry performed with antibodies against H4K12ac, H3K9ac and H3K18ac. Positive nuclear staining for each histone was measured as the intensity and expression, being classified into low or high-staining groups. Results were analyzed in relation to patients’ clinicopathologic parameters. Results: There was a positive relationship between tumor differentiation and H4K12ac high scores (P<0.05) and staining of the three markers correlated positively with tumor stage (P<0.01). Univariate analysis showed worse survival in patients with high detection levels of H4K12ac (p=0.038) and H3K18Ac (P=0.033). A backwards Cox proportional hazards model revealed the independent prognostic effect of high H4K12ac and H3K18ac levels (hazard ratios of 1.6 and 1.7 respectively, p<0.05), especially for patients at early stages. We hypothesize that acetylation of H4K12 and H3K18 may be considered valuable prognostic factors for pancreatic cancer, although the mechanism involved needs further investigation. Increasing insights into histone acetylation modifications can ultimately generate new ideas for rationally and molecularly based diagnostic and therapeutic approaches.

Introdução: O Adenocarcinoma ductal pancreático é um tumor bastante agressivo que apresenta uma alta de letalidade e, para o qual, poucas opções terapêuticas estão disponíveis. Isto pode ser parcialmente explicado pela complexidade derivada de múltiplas aberrações genéticas e da população celular mista presente em um tumor pancreático, o que também pode explicar o curso clínico heterogêneo observado na prática diária. Ultimamente, pesquisas científicas têm contribuído para ampliar o conhecimento sobre o impacto das alterações epigenéticas no desenvolvimento de múltiplos tipos de câncer, porém no pâncreas essas alterações ainda são incertas e, por isso, foco de investigação. A desregulação epigenética parece estar envolvida no ciclo celular da célula tumoral, incluindo o crescimento celular, diferenciação, progressão tumoral e morte celular, e a acetilação das histonas é um importante mecanismo que regula a transcrição de genes envolvidos nesses processos. Padrões globais de modificações das histonas foram recentemente apontados como preditores de desfecho em pacientes com câncer, mas poucos estudos têm sido realizados nesta área, inclusive em Adenocarcinoma ductal pancreático (ADP). Objetivos: O presente estudo foi desenvolvido a fim de investigar o padrão de modificação de acetilação das histonas em adenocarcinoma pancreático, através da análise imunohistoquímica. Materiais e métodos: Uma análise clinicopatológica retrospectiva foi realizada em 119 pacientes diagnosticados com câncer de pâncreas entre os anos de 2005 e 2011, e realizado estudo imunohistoquímico com os anticorpos contra H4K12ac, H3K9ac e H3K18ac. Marcação nuclear positiva para cada histona foi medida quanto à intensidade e expressão, sendo classificadas em grupos de baixa ou de alta intensidade/expressão. Os resultados foram analisados em relação aos parâmetros clinicopatológicos de cada paciente. Resultados: Houve uma relação positiva entre diferenciação tumoral e alta expressão de H4K12ac (P <0,05), bem como a intensidade forte dos três marcadores correlacionou-se positivamente com o estágio do tumor (P <0,01). Análise univariada mostrou pior sobrevida em pacientes com níveis elevados de expressão de H4K12ac (p = 0,038) e H3K18Ac (P = 0,033). Modelo de risco proporcional de Cox revelou o efeito prognóstico independente de níveis elevados de H4K12ac H3K18ac (taxas de risco de 1,6 e 1,7, respectivamente, p <0,05), especialmente para pacientes em estágios iniciais. Sugerimos como hipótese que as modificações na acetilação das histonas H4K12 e H3K18 podem ser consideradas fatores prognósticos importantes para o câncer de pâncreas, embora o mecanismo envolvido necessite de mais investigação. Aumentando a compreensão e o conhecimento sobre o padrão de acetilação das histonas, poder-se-ão finalmente gerar novas idéias para um diagnóstico molecular racional e novas abordagens terapêuticas. / Introduction: Ductal pancreatic adenocarcinoma (DPAs) is a highly aggressive tumor, with a high letality rate, for which few therapeutic options are available. This may be partially explained by the notorious complexity derived from the multiple genetic aberrations and mixed cellular population present in a pancreatic tumor, which can also explain the heterogeneous clinical course observed in daily practice. Lately, there is an increase in the literature about the impact of epigenetic changes on the development of several cancer, however in the pancreas these changes are still uncertain. Epigenetic deregulation may be involved in tumor cell biology, including cell growth, differentiation, tumor progression and cell death, and histone acetylation is a major mechanism that regulates gene transcription. Patterns of global histone modifications have been recently suggested as outcome predictors in cancer patients, but few studies have been conducted on pancreatic ductal adenocarcinomas. Objectives: This study was designed to investigate the predictive value of histone acetylation modifications on pancreatic cancer. Material and methods: A retrospective clinicopathologic analysis was undertaken in 119 patients diagnosed with PDAC between 2005 and 2011, and immunohistochemistry performed with antibodies against H4K12ac, H3K9ac and H3K18ac. Positive nuclear staining for each histone was measured as the intensity and expression, being classified into low or high-staining groups. Results were analyzed in relation to patients’ clinicopathologic parameters. Results: There was a positive relationship between tumor differentiation and H4K12ac high scores (P<0.05) and staining of the three markers correlated positively with tumor stage (P<0.01). Univariate analysis showed worse survival in patients with high detection levels of H4K12ac (p=0.038) and H3K18Ac (P=0.033). A backwards Cox proportional hazards model revealed the independent prognostic effect of high H4K12ac and H3K18ac levels (hazard ratios of 1.6 and 1.7 respectively, p<0.05), especially for patients at early stages. We hypothesize that acetylation of H4K12 and H3K18 may be considered valuable prognostic factors for pancreatic cancer, although the mechanism involved needs further investigation. Increasing insights into histone acetylation modifications can ultimately generate new ideas for rationally and molecularly based diagnostic and therapeutic approaches.

A Leucemia Linfóide Aguda (LLA) é uma doença heterogênea em relação à biologia e ao prognóstico. Além de alterações genéticas, anormalidades epigenéticas, estão estreitamente relacionadas ao processo de carcinogênese e entre os mecanismos epigenéticos, a acetilação das histonas é um componente essencial para a regulação da estrutura da cromatina e atividade transcricional. Esse processo é mediado pelas histonas acetiltransferases (HATs). Por outro lado, a desacetilação, por meio das histonas desacetilases (HDACs), está relacionada à condensação da cromatina e repressão transcricional. A expressão anormal das HDACs tem sido associada ao processo de leucemogênese, revelando ser uma área promissora na caracterização de grupos de risco e tratamento do câncer. Os objetivos deste trabalho foram avaliar a expressão dos genes da classe I de HDACs (HDAC 1, 2, 3 e 8), correlacionar os resultados com as características clínicas e de prognóstico (idade, gênero, grupo de risco, contagem inicial de blastos, imunofenótipo, resposta ao tratamento, doença residual mínima nos dias 14 e 18 e a sobrevida livre de eventos) em 46 amostras consecutivas de medula óssea de crianças e adolescentes portadores de LLA; comparar e correlacionar a expressão dos genes estudados entre as amostras de pacientes portadores LLA e 10 amostras de medula óssea sem doença hematológica. A análise da expressão gênica foi realizada através da técnica de PCR em Tempo Real pelo método TaqMan®. Foi observado um aumento da expressão do gene HDAC1 nas amostras dos pacientes bons respondedores ao ix tratamento. O gene HDAC2 foi mais expresso no grupo de pacientes do gênero masculino (p=0,038). Esse gene também mostrou uma expressão aumentada nos pacientes de alto risco (p=0,060) e com sobrevida menor (p=0,065), entretanto os valores encontrados não foram estatisticamente significativos. Além disso, foi observada uma expressão aumentada dos genes HDAC2 (p=0,007), HDAC3 (p=0,014) e HDAC8 (p=0,002) em amostras de pacientes com LLA quando comparadas às amostras de medula óssea sem doença hematológica. Houve correlação entre a expressão de todos os genes de classe I das HDACs, exceto entre HDAC1 e HDAC8. Os resultados obtidos nesse trabalho sugerem que as HDACs de classe I, podem representar importantes alvos para futuros estudos em LLA, no entanto são necessários de testes funcionais para confirmar estes resultados. / Acute Lymphoblastic Leukemia (ALL) is a heterogeneous disease with distinct biologic and prognostic groups. In addition to genetic alterations, epigenetic processes play an important role in carcinogenesis, among which histone acetylation/deacetylation is crucial for chromatin modulation structure and transcriptional activity. Histone acetylation is regulated by the enzyme histone acetyl transferases (HATs). On the other hand, the deacetylation process is regulated by histone deacetylases (HDACs) enzymes, which is associated with the chromatin condensation and transcriptional repression. Abnormal expression of HDACs is a common feature of cancer and has revealed a promising field to stratify cancer treatment and risk classification. The investigation of these expression profiles may represent an important clinical factor for diagnosis and management of hematological malignances. The objectives of the present study were to analyze the expression profile of the class 1 HDACs (HDAC1, 2, 3 and 8) genes in bone marrow samples obtained from 46 childhood ALL samples, to correlate the results with prognostic and clinical features (age, gender, risk group, immunophenotype, treatment response, minimal residual disease and event free survival) of the patients; to evaluated differences in gene expression between ALL samples and 10 bone marrow samples without hematological disease and to verify the correlation of these genes. The gene expression analysis were made using xi TaqMan real-time polymerase chain reaction. A higher expression of HDAC1 in patients with better treatment response was observed. The HDAC2 showed a higher expression in male gender (p=0,038). HDAC2 also showed a higher expression for higher risk (p=0,060) and lower survival patients (p=0,065), however the statistical analysis did not show significant results. Furthermore, there was a higher expression of HDAC2 (p=0,007), HDAC3 (p=0,014) and HDAC8 (p=0,002) in ALL samples when compared to healthy donors. Class I HDACs showed correlation in gene expression, except for HDAC1 and HDAC8. These results suggest that class I HDACs can represent important targets for ALL research; however, it is necessary to perform functional investigation to confirm these results.

A proteína dermicidina (DCD) é codificada por um gene localizado na porção 12q13 do cromossomo 12, presente apenas em primatas e humanos. A proteína é secretada por células de glândulas da pele, melanócitos, neurônios e células epiteliais da mama normal. Alguns estudos inciais revelaram a participação da proteína DCD em processos oncogênicos nos carcinomas de mama, próstata e melanoma pela sua capacidade de atuar como um fator de crescimento e sobrevivência celular. Nos estudos realizados no nosso laboratório mostramos que a DCD é expressa em células normais da pele, placenta, cérebro e em vários tumores, incluindo os carcinomas de mama e melanoma maligno. Ensaios biológicos e bioquímicos mostraram que o \"knockdown\" da expressão de DCD no melanoma maligno G-361 via RNA de interferência (RNAi) diminuiu significativamente o crescimento in vitro em cultura celular e a formação de tumores em camundongos Nude. Resultados similares foram obtidos quando camundongos Nude transplantados com células de melanoma G-361 foram tratados com anticorpos policlonais de coelhos contra a proteína DCD. Para compreender melhor o papel da proteína DCD na transformação de células de melanoma G-361 foram feitos ensaios de microarranjo de DNA para identificar os genes diferencialmente expressos entre as sublinhagens pLKO (controle) e IBC-I que expressa o shRNA para o mRNA da DCD. Entre os 374 genes alterados pelo silenciamento, encontramos 162 com expressão aumentada e 212 com a expressão reduzida. Os estudos de bioinformática pelo software MetaCore mostraram que o silenciamento do gene DNA modula as vias canônicas e redes de sinalização mediadas pelo receptores e ligantes da família BAFF/APRIL que contralam a ativação do fator de transcrição NF-kB, bem como para histonas envolvidas na remodelação da cromatina. Os níveis de expressão de mRNA de 9 genes de interesse foram validados por ensaios de RT-qPCR. Em uma segunda fase do estudo, foram analisadas as proteínas presentes em extratos nuclares dos clones pLKO e IBC-I de melanoma maligno G-361 por espectrometria de massas. Nos extratos proteicos da sublinhagem pLKO foram identificadas 74 proteínas nucleares, enquanto que na sublinhagem IBC-I foram identificadas 31 proteínas. Um grupo de 21 proteínas foi identificado em ambas sublinhagens. Estudos de bioinformática pelo programa STRING revelou que 14 das proteínas identificadas na sublinagem G-361-pLKO faziam interações diretas ou indiretas com a DCD. A rede formada por estas proteínas tem como centro a proteína p53, uma proteína chave na regulação do programa de morte celular e sobrevivência ao estresse oxidativo. Por outro lado, notou-se que a maioria das proteínas identificadas no extrato nuclear da sublinhagem IBC-I é da família das histonas e que poderiam atuar em complexos de remodelação da cromatina nas células G-361-IBC-I. Nossos resultados nos possibilitaram sugerir que futuros estudos sobre a expressão das histonas e suas modificações pós-traducionais poderão ajudar a desvendar o possível papel da DCD na regulação epigenética do melanoma e em outros tipos de cânceres / Dermcidin (DCD) is a human gene mapped to chromosome 12q13 region, only identified in primates and humans, and normally expressed in the eccrine glands of skin and brain. Several studies have confirmed that DCD-derived peptides contribute to innate and immune surveillance and in the oncogenic processes of breast, prostate and skin cancers, as revealed by its role as a growth factor and cell survival. We have further explored DCD function and its tumorigenic potential on skin melanocytes by specifically knocking down its expression in G-361 malignant melanoma cells via expressing constitutively short hairpin RNA against DCD mRNA. Biological and biochemical assays showed that the \"knockdown\" in the expression of DCD in G-361-pLKO control clone and a G-361-IBC-I clone expressing constitutively short hairpin RNA against DCD mRNA decreased significantly the in vitro growth in cell culture and tumor formation in nude mice. Similar results were obtained treating nude mice bearing G-361 melanoma xenografts with rabbit polyclonal antibodies against DCD protein. Here, we present a DNA microarray-based study that identified the genes that are up- and down-regulated in a G-361-pLKO control clone and a G-361-IBC-I clone expressing constitutively short hairpin RNA against DCD mRNA. A total of 372 genes differentially expressed were identified; being 162 genes up-regulated and 212 genes down-regulated. Bioinformatic studies showed that DCD gene silencing modulates canonical pathways and signaling networks mediated APRIL/BAFF receptors and ligands and NF-kB signaling pathway as well as chromatin remodeling mediated by histone family. The mRNA expression levels of 9 genes of interest were validated by RT-qPCR assays. Next we analyzed the proteins present in nuclear extracts from G-361- pLKO and G-361-IBC-I clones by mass spectrometry. We identified 74 proteins in the G-361-pLKO clone and 31 proteins in the G-361-IBC-I. A group of 21 proteins was identified in both sublineages. Bioinformatics analyses by STRING (Search Tool for the Retrieval of Interacting Genes/Proteins) platform showed that a small portion of the proteins identified only in G-361- pLKO cells was predicted to interact directly with DCD. The network formed by these proteins is centered in the p53 protein, a key regulator of survival and cell death program in response to DNA damage and oxidative stress. On the other hand, this network was completed abrogated using the nuclear protein from G-361-IBC-I because of absence of DCD protein. Since most of the proteins identified in nuclear extracts are of the histone family, it is likely that they are acting in the chromatin-remodeling complexes which are important to remodel nucleosomes of the G-361-IBC-I cells. Our results allowed us to suggest that future studies on the expression of histones and their posttranslational modifications may help to unravel the possible role of DCD in the epigenetic regulation of melanoma and other cancers

A clonagem de mamíferos por transferência nuclear de células somáticas (TNCS) ainda é afetada pela baixa eficiência. As modificações epigenéticas estabelecidas durante o processo de diferenciação celular estão entre os principais fatores. Uma vez que estas modificações atuam como barreiras epigenéticas restringindo a reprogramação do núcleo somático. Considerando isso, a maioria dos fatores que promovem a descondensação da cromatina, incluindo os inibidores das Histonas Deacetilases (HDACis), tem sido demonstrado aumentarem a eficiência da reprogramação nuclear, tornando o seu uso comum para melhorar as taxas da TNCS. Neste trabalho, nós testamos dois inibidores das histonas deacetilases: o Ácido Valpróico (VPA) e o Ácido &#946;-Hidróxibutírico (BOHB), sendo um farmacológico e o outro um metabólito endógeno na TNCS. Nosso objetivo era testar se o tratamento de células doadoras de núcleo ou zigotos com estes HDACis melhoravam o desenvolvimento de embriões bovinos clonados. Em relação ao VPA, nós observamos que o tratamento de fibroblastos com o VPA aumentou a acetilação das histonas e a expressão de genes importantes para o desenvolvimento como IGF2R e PPARGC1A. Entretanto, quando as células tratadas foram usadas como doadoras de núcleo, não foi observado diferença nos níveis de acetilação das H3K9 entre os grupos. Além disso, as alterações foram rapidamente removidas após a transferência nuclear. Em relação as taxas de desenvolvimento, o uso de células tratadas como doadoras de núcleo não resultou em diferença durante o desenvolvimento pré- e pós-implantacional. Em relação ao BOHB, nós executamos um série de experimentos para testar se esta molécula age como um inibidor das HDACs em bovinos. Nós observamos que fibroblastos tratados com BOHB apresentam aumento nos níveis globais de H3K9ac. O tratamento altera a expressão de genes importantes como os transportadores de glicose e a enzima chave no metabolismo lipídico SCD. Também, nós demonstramos que este metabólito é capaz de alterar uma marca epigenética em zigotos clonados, que persiste até o estágio de blastocisto. Entretanto, o tratamento dos zigotos com este metabólito endógeno não aumentou a taxa de desenvolvimento pré-implantacional, embora tenha alterado a expressão de um fator de transcrição que protege embriões contra estresse oxidativo, o FOXO3a. O tratamento de zigotos partenogenéticos com BOHB não afetou o desenvolvimento embrionário, nem a produção de ATP, sugerindo que o BOHB não apresenta efeitos tóxicos como anteriormente pensado. Concluindo, os resultados deste trabalho mostram que a inibição das HDACs através de uma molécula farmacológica ou um metabólito endógeno, não aumenta a eficiência da TNCS em bovinos. Entretanto, aqui nós mostramos que o corpo cetônico BOHB pode ser um elo de ligação entre o ambiente extracelular e a regulação do metabolismo. E serve como um modelo in vitro para testar como distúrbios metabólicos como a cetose afeta o metabolismo e epigenoma celular e embrionário em bovinos / Cloning of mammals by somatic cell nuclear transfer (SCNT) is still plagued by the low efficiency. The epigenetic marks established during the cell differentiation process are among the main cause. These modifications act as a barrier restricting the nuclear reprogramming process of somatic nuclei. Based on this, molecules that promotes chromatin decondensing, including Histone Deacetylases inhibitors (HDACis), has been demonstrated increase the efficiency of nuclear reprogramming, making their use common on SCNT procedure. Herein, we tested two histone deacetylase inhibitors: Valproic Acid and &#946;-hydroxybutyric Acid, the former a pharmacological drug and the latter, an endogenous metabolite on SCNT. Our objective was to test whether the donor cells treatment or zygotes with these HDACis improve the bovine cloned embryos development. Regarding the VPA, we observed that fibroblasts treatment with VPA increases the histone acetylation and expression of developmentally important genes such as IGF2R and PPARGC1A. However, when treated cells were used as nuclear donors, we did not observe difference on H3K9ac levels between the groups. Moreover, the alterations were quickly removed after SCNT. Regarding the developmental rates, the use of treated cells as nuclear donors did not affect the pre- and post-implantation development. In the second experiment, we used the BOHB in a series of experiments to test whether this molecule acts as a histone deacetylase inhibitor in bovines. We observed that treatment of fibroblasts with BOHB increased the global levels of H3K9ac. Also, treatment alters the expression of important genes such as glucose transporters and a key enzyme regulating lipid synthesis. Additionally, we demonstrated that this metabolite affect at least one epigenetic mark in cloned zygotes, that lasts until the blastocyst stage. However, zygote treatment with this endogenous metabolite did not increase the pre-implantation developmental rates, albeit increased the expression of a transcription factor that protects cells against oxidative stress, the FOXO3a. Treatment of parthenogenetic embryos with BOHB did not affect the embryo development, neither ATP production, suggesting that BOHB is not toxic as previously believed. Concluding, the results presented here shows that the HDAC inhibition through a pharmacological compound or an endogenous metabolite did not increase the efficiency of bovine SCNT. However, here we showed that the ketone body BOHB might be a nexus between the extracellular environment and the cellular metabolism. Also, it can used as a in vitro model to interrogate questions about does metabolic disturbances such as ketosis in cattle affects the epigenome and cellular metabolism in bovines

Carcinoma mucoepidermóide (CME) é o tumor maligno de glândulas salivares mais comum, representando cerca de 30% dos tumores malignos. O tratamento do CME é a ressecção cirúrgica com eventual radioterapia. Assim, o tratamento do CME pode levar a varias complicações estéticas e funcionais. A quimioterapia tem sido utilizadas apenas em casos recorrentes ou com metástases à distancia. Vários relatos na literatura tem mostrado que o tratamento com drogas isoladas ou combinadas possuem uma resposta insatisfatória e de curta duração em grande parte devido a aquisição de resistência a quimioterapia. Recentemente, a quimiorresistência tem sido relacionada com a presença de Células-Tronco Tumorais (CTT). Essa resistência tem sido associada ao fato de que as essa células são quiescentes e possuem altos níveis de proteínas associadas ao reparo do DNA e baixos níveis das proteínas que levam a apoptose. Recentemente mostrou-se que a resistência a quimioterapia tem sido relacionada com modificações de histonas, uma vez que as células quimiorresistentes possuem núcleo pequeno e baixos níveis de acetilação de histonas, adicionalmente as células sensíveis são relacionadas com núcleo aumentado. O objetivo desse estudo foi avaliar os efeitos do tratamento com IHDAC e cisplatina sobre a população de CTT de CME. Inicialmente analisamos os níveis de acetilação do histona através da expressão imuno-histoquímica de acetil histona H3 em casos de CME, sendo encontrado altos níveis de acetilação de histona principalmente nas células epiteliais do ducto excretor. Adicionalmente, demonstramos que o tratamento com SAHA (inibidor de histona deacetilase) impacta diretamente a população de CTT, de uma maneira mais eficiente do que a cisplatina ou da combinação de SAHA e cisplatina. É interessante que o tratamento com cisplatina resultou no acúmulo de uma subpopulação especifica de CTT em um processo que inclui o aumento na expressão da via de sinalização do mTOR. Estes achados sugerem que o uso de IHDAC constitui uma forma eficiente de tratamento de CME através da depleção da população de CTT , porém mais estudos são necessários para validar estes achados para uso clinico. / Mucoepidermoid carcinoma (MEC) is the most common malignant salivary tumor compromising about 30% of all salivary malignances. Managing MEC patients remain challenging especially due to the heterogeneous response of tumor cells to available therapy. For this reason clinical outcome remains unpredictable. Current treatment of MEC encompasses surgical resection with eventual adjuvant radiotherapy, which frequently leads to functional and aesthetic complications. The use of chemotherapy is often reserved for recurrent and metastatic tumors. Administration of single-agent or combination therapy has showed activity, however overall response rates are unsatisfactory and of short duration. Emerging evidences suggest that the modest response of tumor cells to therapy resulting in high recurrence rates and poor survival, are associated with the presence of cancer stem cells (CSC). Quiescence of CSC is achieved by the reduced levels of transcription in a process that requires tight folding of DNA driven by core histone proteins. Changes in DNA folding are responsible for different cellular phenotypes mediated by a cell type-specific chromatin organization. Of interest, we also found that acetylation of HNSCC tumor histones driven by histone deacetylase (HDAC) inhibitors abrogate tumor resistance to chemotherapy. We investigate the effects of HDACi and cisplatin in the population of CSCs of MEC. Initially, we found that MEC tumors are composed by a heterogeneous population of squamous-like and mucous-like cells presenting distinct acetylation levels of histone 3 (Lys9). Tumor cells where treated with cisplatin and SAHA, a Food and Drug Administration (FDA) approved histone deacetylase inhibitor. Surprisingly, we found that administration of SAHA resulted in complete depletion of MEC CSCs. In facts, SAHA alone surpassed the inhibitory therapeutic effects of cisplatin and the combined therapy using SAHA and cisplatin over the population of CSCs. We also found that administration of cisplatin to MEC tumor cells result in unexpected accumulation of a sub population of CSC (paraclones), suggesting a correlation between the administration of intercalating agents such as cisplatin to the development of resistance of MEC cells to chemotherapy.

Carcinoma mucoepidermóide (CME) é o tumor maligno de glândulas salivares mais comum, representando cerca de 30% dos tumores malignos. O tratamento do CME é a ressecção cirúrgica com eventual radioterapia. Assim, o tratamento do CME pode levar a varias complicações estéticas e funcionais. A quimioterapia tem sido utilizadas apenas em casos recorrentes ou com metástases à distancia. Vários relatos na literatura tem mostrado que o tratamento com drogas isoladas ou combinadas possuem uma resposta insatisfatória e de curta duração em grande parte devido a aquisição de resistência a quimioterapia. Recentemente, a quimiorresistência tem sido relacionada com a presença de Células-Tronco Tumorais (CTT). Essa resistência tem sido associada ao fato de que as essa células são quiescentes e possuem altos níveis de proteínas associadas ao reparo do DNA e baixos níveis das proteínas que levam a apoptose. Recentemente mostrou-se que a resistência a quimioterapia tem sido relacionada com modificações de histonas, uma vez que as células quimiorresistentes possuem núcleo pequeno e baixos níveis de acetilação de histonas, adicionalmente as células sensíveis são relacionadas com núcleo aumentado. O objetivo desse estudo foi avaliar os efeitos do tratamento com IHDAC e cisplatina sobre a população de CTT de CME. Inicialmente analisamos os níveis de acetilação do histona através da expressão imuno-histoquímica de acetil histona H3 em casos de CME, sendo encontrado altos níveis de acetilação de histona principalmente nas células epiteliais do ducto excretor. Adicionalmente, demonstramos que o tratamento com SAHA (inibidor de histona deacetilase) impacta diretamente a população de CTT, de uma maneira mais eficiente do que a cisplatina ou da combinação de SAHA e cisplatina. É interessante que o tratamento com cisplatina resultou no acúmulo de uma subpopulação especifica de CTT em um processo que inclui o aumento na expressão da via de sinalização do mTOR. Estes achados sugerem que o uso de IHDAC constitui uma forma eficiente de tratamento de CME através da depleção da população de CTT , porém mais estudos são necessários para validar estes achados para uso clinico. / Mucoepidermoid carcinoma (MEC) is the most common malignant salivary tumor compromising about 30% of all salivary malignances. Managing MEC patients remain challenging especially due to the heterogeneous response of tumor cells to available therapy. For this reason clinical outcome remains unpredictable. Current treatment of MEC encompasses surgical resection with eventual adjuvant radiotherapy, which frequently leads to functional and aesthetic complications. The use of chemotherapy is often reserved for recurrent and metastatic tumors. Administration of single-agent or combination therapy has showed activity, however overall response rates are unsatisfactory and of short duration. Emerging evidences suggest that the modest response of tumor cells to therapy resulting in high recurrence rates and poor survival, are associated with the presence of cancer stem cells (CSC). Quiescence of CSC is achieved by the reduced levels of transcription in a process that requires tight folding of DNA driven by core histone proteins. Changes in DNA folding are responsible for different cellular phenotypes mediated by a cell type-specific chromatin organization. Of interest, we also found that acetylation of HNSCC tumor histones driven by histone deacetylase (HDAC) inhibitors abrogate tumor resistance to chemotherapy. We investigate the effects of HDACi and cisplatin in the population of CSCs of MEC. Initially, we found that MEC tumors are composed by a heterogeneous population of squamous-like and mucous-like cells presenting distinct acetylation levels of histone 3 (Lys9). Tumor cells where treated with cisplatin and SAHA, a Food and Drug Administration (FDA) approved histone deacetylase inhibitor. Surprisingly, we found that administration of SAHA resulted in complete depletion of MEC CSCs. In facts, SAHA alone surpassed the inhibitory therapeutic effects of cisplatin and the combined therapy using SAHA and cisplatin over the population of CSCs. We also found that administration of cisplatin to MEC tumor cells result in unexpected accumulation of a sub population of CSC (paraclones), suggesting a correlation between the administration of intercalating agents such as cisplatin to the development of resistance of MEC cells to chemotherapy.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:29:16Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-02-19Bitstream added on 2014-06-13T20:59:34Z : No. of bitstreams: 1 oliveira_cs_me_jabo.pdf: 1799127 bytes, checksum: 5a858a3a6eed3c27cf1b8f8968db5a50 (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / O estudo dos processos de diferenciação em células tronco embrionárias (CTE) representa uma importante ferramenta para o entendimento das vias moleculares que os regem, apresentando grande aplicação tanto na ciência básica quanto na engenharia de tecidos e medicina regenerativa. Pouco é conhecido sobre as marcas epigenéticas existentes na cromatina destas células, e de que forma a regulação da expressão gênica ocorre no momento da diferenciação. O presente trabalho teve como objetivo o estudo dos efeitos da hiperacetilação das histonas causada pela droga tricostatina A (TSA), uma inibidora das enzimas histona desacetilases, sobre a diferenciação destas células em estádios iniciais e avançados. Para tanto, a hiperacetilação induzida pela droga foi estimada por reações de imunocitoquímica para AcLys9H3. Os efeitos anti-proliferativos da TSA foram mensurados pelo teste de TUNEL e contagem de células. Ainda, foram conduzidos experimentos de diferenciação in vitro de CTE e análise da expressão de proteínas características de linhagens celulares diferenciadas por reações de imunocitoquímica (Oct3/4, nestina, âIII tubulina, desmina e troponina I), em cultivos tratados com TSA em diferentes concentrações e em diferentes momentos. Desta forma, foi estimada a população de tipos celulares oriundos dos folhetos embrionários ectodérmico e mesodérmico, como neurônios, e células musculares, quando foi promovida a hiperacetilação das histonas nas CTE, em diferentes momentos da diferenciação celular in vitro. A TSA induziu apoptose em níveis superiores aos do grupo controle, e retardou/inibiu a divisão celular. Promoveu hiperacetilação dose-dependente nos períodos estudados, e estimulou a diferenciação de precursores mesodérmicos (50nM d5) e ectodérmicos (15nMd0-5 e 50nMd5), cardiomiócitos (50nMd5 e 100nMd13) e neurônios (15nMd0-5, 50nMd5, 100nMd5, 100nMd13). / Studies on embryonic stem cells (ESC) differentiation represents an important tool leading to understanding of its molecular pathways, with many applications both on basic research and tissue engineering / regenerative medicine. Little is known about epigenetic marks on ESC chromatin, and how gene expression occurs at differentiation time. The aim of this work was to study effects of histone hiperacetylation, induced by cell treatment with trichostatin A (TSA), an histone deacetylase inhibitor, on both initial and late differentiation. For that, drug-induced hyperacetylation was studied by AcLys9H3 immunocitochemistry. TSA anti-proliferative effects were analysed by TUNEL test and cell counts. Experiments on ESC in vitro differentiation and immunocitochemistry for specific cell types proteins (Oct3/4, nestin, âIII tubulin, desmin and troponin I) were performed, in treated and control groups, at different moments. This analysis showed specific cell types populations derived from embryonic ectodermal and mesodermal, such as neurons and cardiomyocytes, when histone hyperacetylation were induced, on both initial and late diferentiation. Our results showed that TSA induces apoptosis and inhibits cellular proliferation. Also, TSA promoted dose-dependent histone hyperacetylation at studied moments, and stimulated mesodermal (50nM d5) and ectodermal (15nMd0-5 e 50nMd5) precursors, cardiomyocytes (50nMd5 e 100nMd13) and neurons (15nMd0-5, 50nMd5, 100nMd5, 100nMd13) differentiation.

Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2016-09-02T14:54:35Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) DISSERTAÇÃO - Alinny R Isaac - 2016.pdf: 2520039 bytes, checksum: 294508e64fe5208cfd8d2b48f9465be5 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-02T14:54:35Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) DISSERTAÇÃO - Alinny R Isaac - 2016.pdf: 2520039 bytes, checksum: 294508e64fe5208cfd8d2b48f9465be5 (MD5) Previous issue date: 2016-02-16 / CNPq / Ácidos graxos essenciais da família ômega-3 são cruciais durante o desenvolvimento cerebral atuando na transcrição gênica e sobre mecanismos epigenéticos, influenciando a gênese e diferenciação de neurônios e astrócitos. Por outro lado, evidências têm mostrado que a desnutrição materno-proteica pode modificar negativamente padrões epigenéticos do genoma fetal. O presente estudo investigou se uma razão ômega-6/ômega-3 (n-6/n-3) favorável na dieta materna pode influenciar alterações pós-traducionais em histonas de células neurais da prole, mesmo em uma condição de deficiência em proteínas e outros micronutrientes. Ratas Wistar foram mantidas em uma dieta com deficiência multifatorial (Dieta Básica Regional – DBR) possuindo, entretanto, uma baixa razão n-6/n-3 em relação a dieta controle, 30 dias antes do acasalamento e durante a gestação. Embriões de 16 dias de gestação e neonatos de 0 a 3 dias pós-natais foram utilizados para a realização de culturas corticais de neurônios e astrócitos, respectivamente. Acetilação de H3K9 e dimetilação de H3K4 e H3K27 foram avaliados por imunocitoquímica e citometria de fluxo. Análises por densitometria ótica mostraram aumento nos níveis de H3K4me2 nos astrócitos do grupo malnutrido (Mn) (27115±9892 P < 0.005) em relação ao grupo nutrido (N) (22583±6194) e nenhuma alteração nos níveis de H3K9Ac (Mn: 27401±10248 vs. N: 30034±10423) ou H3K27me2 (Mn: 16693±4842 vs. N: 16187 ±3378). Tratamento das culturas com um inibidor de histona acetiltransferase (HAT), promoveu uma redução da acetilação de maneira dose dependente menor nos astrócitos do grupo malnutrido em relação ao nutrido. Através de análises por citometria de fluxo não observaram-se diferenças entre as grupos (H3K9Ac - Mn: 13217± 6821 vs. N:14620± 6515 / H3K4me2 - Mn: 22917± 14938 vs. N: 25956± 14258). Por outro lado, o tratamento dos astrócitos por 24 horas com 100μM de DHA promoveu um aumento de 60% na acetilação de H3K9 do grupo malnutrido. Análise de western blot para GFAP mostrou que ambos os grupos apresentam a expressão predominante da isoforma fosforilada desta proteína com 50kDa. Imunocitoquímica para H3K9Ac em neurônios mostrou um aumento nos níveis de fluorescência no grupo malnutrido (Mn: 30107±6789 vs. N: 25257±7562, P = 0.0075), e nenhuma diferença entre os grupos em relação à H3K4me2 (Mn: 23203±7059 vs. N: 22654± 5376). Não houve ativação do fator de transcrição gênica NK-kB nestas células. O perfil de ácidos graxos do leite materno no estômago dos neonatos foi avaliado por cromatografia gasosa, mostrando que a razão ácido linoleico/ácido alfa-linolênico da DBR é mantida. H3K9Ac e H3K4me2 estão envolvidos no aumento da transcrição de genes relacionados à gênese e diferenciação de astrócitos e neurônios. Nossos resultados indicam uma possível relação entre a razão favorável de n-6/n-3 presente na DBR sobre a promoção da transcrição gênica, mesmo em um contexto de baixa proteína. Além disso, sugere-se que o DHA esteja atuando sobre a acetilação, mantendo-a estável, em função da sua influência sobre as enzimas que atuam nesse processo. / Omega-3 essential fatty acids play key roles during brain development acting on gene transcription and epigenetic mechanisms influencing the genesis and differentiation of neurons and astrocytes. On the other hand, evidence has shown that maternal protein malnutrition may negatively change epigenetic patterns of the fetal genome. The present study investigated whether a low and favorable ômega-6/ômega-3 (n-6/n-3) ratio on maternal diet may induce histone post-translational changes in neural cells of the offspring, even in a condition of protein and micronutrients deficiency. Wistar rats were maintained on a diet with multifactorial deficiency (Regional Basic Diet-RBD) containing, however, a low n-6/n-3 ratio compared to the control diet, 30 days prior to mating and during gestation. Embryos of 16 days and newborns from 0 to 3 postnatal days were used to obtain cortical neuron and astrocyte primary cultures, respectively. Acetylation of H3K9 and dimethylation of H3K4 and H3K27 were evaluated by flow cytometry and immunocytochemistry. The results of optical density showed increased levels of H3K4me2 in astrocytes of the malnourished group (Mn) (27115 ± 9892; P <0.005) when compared to the nourished group (N) (22583 ± 6194). On the other hand, no change in the H3K9Ac (Mn: 27401 ± 10248 vs. N: 30034 ± 10423) or H3K27me2 (Mn: 16693 ± 4842 vs. N: 16187 ± 3378) were observed. Treatment of astrocyte cultures with an inhibitor of histone acetyltransferase (HAT), was able to decrease acetylation in a dose-dependent manner; however, this decay was less intense in astrocytes of the malnourished group compared to the nourished. Through analysis by flow cytometry no intergroup differences (H3K9Ac - Mn: 13217± 6821 vs. N: 14620 ± 6515 / H3K4me2 - Mn: 22917± 14938 vs. N: 25956± 14258). On the other hand, the treatment of astrocytes by 24 h with 100 μM DHA increased ~60% H3K9 acetylation levels of astrocytes in the malnourished group. Western blot analysis for GFAP showed in both groups the predominant expression of the phosphorylated isoform with 50 kDa. Immunocytochemistry for H3K9Ac and H3K4me2 in neurons indicated an increase in the levels of H3K9Ac fluorescence in the malnourished group (Mn: 30107 ± 6789 vs. N: 25257 ± 7562, P=0.0075) and no intergroup difference in the H3K4me2 (Mn: 23203 ± 7059 vs. N: 22654 ± 5376). No activation of the transcription factor NK-kB gene was found in these cells. The fatty acid profile of the breast milk in the stomach of newborns was evaluated by gas chromatography, showing that the linoleic/alpha-linolenic ratio present in the RBD is maintained. H3K9ac and H3K4me2 are involved in the increased transcription of genes related to the genesis and differentiation of astrocytes and neurons. In this way, the results obtained in this study points to a possible contribution of low n-6/n-3 present in the RBD on promotion of gene transcription, even in a context of low protein. In addition, it is suggested that DHA is acting on the acetylation, keeping it stable, probably due a potential influence on the enzymes involved in this process.