A hiperhomocisteinemia severa ou homocistinúria clássica é um erro inato do metabolismo caracterizado pela deficiência na atividade da enzima cistationina- -sintetase. Estudos mostram que perturbações bioenergéticas, inflamatórias e o estresse oxidativo parecem estar relacionados às alterações causadas pela hiperhomocisteinemia severa. Alterações em alguns desses parâmetros em encéfalo, fígado e rim de ratos submetidos a esse modelo experimental já foram observadas em estudos prévios realizados em nosso laboratório. Considerando que pacientes com hiperhomocisteinemia severa apresentam alterações musculares, o objetivo principal dessa tese foi padronizar técnicas para avaliar alguns parâmetros de metabolismo energético, estresse oxidativo e inflamação em músculo esquelético de ratos jovens. Também avaliamos a bioenergética e a atividade da enzima Na+,K+-ATPase em amígdala desses animais. A atividade da butirilcolinesterase e parâmetros inflamatórios também foram avaliados em soro. O efeito do tratamento com creatina sobre as possíveis alterações nos parâmetros bioquímicos encontradas nesse modelo experimental também foi investigado. A hiperhomocisteinemia severa foi induzida em ratos Wistar através da administração subcutânea de homocisteína ou salina (controle), do 6º ao 28º, onde as doses variam de acordo com o desenvolvimento dos animais, atingindo 0,03 μmol/g de peso corporal. Os animais receberam uma injeção intraperitoneal por dia de creatina (50 mg/Kg) concomitante com a administração de homocisteína ou salina (controle). Em relação aos parâmetros bioquímicos no músculo esquelético, mostramos que a homocisteína é capaz de diminuir tanto a viabilidade celular, como a oxidação da glicose, bem como alterar enzimas chave para a manutenção da homeostase energética, como piruvato cinase, creatina cinase e enzimas do ciclo de Krebs e da cadeia transportadora de elétrons. Além disso, a homocisteína aumentou a produção de espécies reativas e lipoperoxidação, alterou as enzimas antioxidantes e o conteúdo de glutationa reduzida, sulfidrilas, carbonilas e nitritos. Em relação aos parâmetros inflamatórios foi observado um aumento nos níveis das citocinas TNF-α, IL-1β and IL-6, proteína quimiotática de monócitos-1 (MCP-1) em músculo esquelético e soro de ratos. Os ratos submetidos à hiperhomocisteinemia severa apresentaram um aumento na atividade da acetilcolinesterase em músculo esquelético. A enzima butirilcolinesterase não teve sua atividade alterada em soro de ratos. Em conjunto, os resultados desse trabalho mostram que a homocisteína promove perturbações no metabolismo energético, insultos oxidativos e inflamatórios, além de prejudicar a funcionalidade de enzimas importantes em músculo esquelético de ratos jovens. Em relação à amígdala, mostramos que a homocisteína é capaz de alterar enzimas essenciais da cadeia transportadora de elétrons, funções mitocondriais importantes como massa e potencial, diminuir a atividade e o imunoconteúdo da Na+,K+-ATPase e causar apoptose em amígdala de ratos jovens. A creatina foi capaz de prevenir alterações importantes em músculo esquelético, amígdala e soro desses animais submetidos ao modelo crônico de hiperhomocisteinemia severa, onde ela contribuiu para a homeostase energética celular e pôde atuar como antioxidante. Sendo usada com cautela, pode se tornar um adjuvante terapêutico promissor para minimizar sintomas característicos de pacientes homocistinúricos. / Severe hyperhomocysteinemia or classical homocystinuria is an inborn error of metabolism characterized by a deficiency in the activity of cystathionine- synthetase enzyme. Studies show that bioenergy disturbances and oxidative stress appear to be related to changes caused by severe hyperhomocysteinemia. Changes in some of these parameters in brain, liver and kidney of rats undergoing this experimental model have been observed in previous studies performed in our laboratory. Whereas patients with severe hyperhomocysteinemia have muscle disorders, the main objective of this thesis was to standardize techniques for assessing some energy metabolism parameters, oxidative stress and inflammation in skeletal muscle of young rats. We also evaluate the bioenergetics and enzyme activity of Na+, K+ -ATPase in the amygdala of these animals. The activity of butyrylcholinesterase and inflammatory parameters were also evaluated in serum. The effect of treatment with creatine on the possible changes in biochemical parameters found in this experimental model was also investigated. The severe hyperhomocysteinemia was induced in rats by subcutaneous administration of homocysteine or saline (control), 6th to 28th, and the doses vary according to the development of animals, totaling 0.03 μmol/g body weight. The animals received one intraperitoneal injection of creatine per day (50 mg/kg) with concomitant administration of homocysteine or saline (control). The biochemical parameters in the skeletal muscle, show that homocysteine can reduce both cell viability and glucose oxidation, and change the key enzymes for the maintenance of energy homeostasis, such as pyruvate kinase and creatine kinase enzymes cycle Krebs and electron transport chain. In addition, homocysteine increased ROS generation and lipid peroxidation, altered the antioxidant enzymes and the reduced glutathione content, sulfhydryl, carbonyl and nitrites. Regarding inflammatory parameters was observed increased levels of cytokines TNF-α, IL- 1β and IL-6 chemotactic protein-1 monocytes (MCP-1) in skeletal muscle and serum of rats. The rats with severe hyperhomocysteinemia showed an increase in acetylcholinesterase activity in skeletal muscle. The enzyme butyrylcholinesterase had not changed their activity in rat serum. Taken together, the results of this work show that homocysteine promotes disruption of energy metabolism, oxidative and inflammatory insults, and impair the functionality of important enzymes in skeletal muscle of young rats. Regarding the amygdala showed that homocysteine can alter essential enzymes of the carrier electrons chain significant mitochondrial functions as a mass and the potential, decrease the activity and immunocontent Na+, K+ -ATPase and cause apoptosis in amygdala of young rats. Creatine was able to prevent major changes in skeletal muscle, amygdala and serum of these animals subjected to chronic model of severe hyperhomocysteinemia, where she contributed to the energy cell homeostasis and could act as an antioxidant. Being used with caution, it can become a promising therapeutic adjuvant to minimize symptoms characteristic of homocistinurics patients.

A homocistinúria é um erro inato do metabolismo caracterizado, bioquimicamente, pela deficiência da enzima cistationina-β-sintase, resultando no acúmulo tecidual de homocisteína. Os pacientes afetados apresentam sintomas neurológicos e vasculares característicos, como retardo mental e arteriosclerose, cuja fisiopatologia é desconhecida. No presente trabalho, avaliamos os efeitos in vitro e in vivo da homocisteína sobre alguns parâmetros bioquímicos. Primeiramente, observamos o efeito in vitro da exposição de homogeneizados de córtex parietal de ratos ao ácido fólico, avaliando a inibição causada pela homocisteína sobre a atividade da Na+,K+-ATPase de membranas plasmáticas. Nos estudos in vivo, investigamos o efeito do pré-tratamento com ácido fólico sobre a inibição das enzimas Na+,K+-ATPase e butirilcolinesterase em córtex parietal e em soro de ratos submetidos à hiperhomocisteinemia aguda, respectivamente. Considerando que a Na+,K+-ATPase é suscetível ao ataque de radicais livres, nós determinamos o efeito da hiperhomocisteinemia aguda sobre alguns parâmetros de estresse oxidativo, como a formação de substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico e o conteúdo total de grupos tióis em córtex parietal de ratos. Finalmente, investigamos o efeito do ácido fólico sobre a redução da atividade da Na+,K+-ATPase em córtex parietal e sobre o aumento do índice de dano ao DNA em sangue total de ratos submetidos à hiperhomocisteinemia crônica. Nossos resultados mostraram que a homocisteína in vitro reduz, significativamente, a atividade da Na+,K+-ATPase e que o ácido fólico previne esse efeito. Estudos cinéticos com o substrato ATP revelaram que a homocisteína inibe de forma não-competitiva a enzima Na+,K+-ATPase. Os estudos in vivo confirmaram que a hiperhomocisteinemia aguda diminui as atividades das enzimas Na+,K+-ATPase e butirilcolinesterase e que o pré-tratamento com ácido fólico também previne os efeitos causados pela homocisteína. Por outro lado, a hiperhomocisteinemia aguda não alterou os parâmetros de estresse oxidativo analisados. A hiperhomocisteinemia crônica inibiu a Na+,K+-ATPase em córtex parietal e aumentou o índice de dano ao DNA em sangue total de ratos e, novamente, o tratamento com ácido fólico previne tais efeitos. Esses resultados, em conjunto, revelam os efeitos da homocisteína sobre alguns parâmetros bioquímicos e colaboram com o entendimento da fisiopatologia da homocistinúria. Além disso, os resultados sugerem que o ácido fólico, já utilizado por alguns pacientes homocistinúricos, poderá ser uma importante ferramenta terapêutica utilizada na prevenção dos efeitos neurológicos e vasculares da homocisteína.

A homocistinúria é um erro inato do metabolismo caracterizado, bioquimicamente, pela deficiência da enzima cistationina-β-sintase, resultando no acúmulo tecidual de homocisteína. Os pacientes afetados apresentam sintomas neurológicos e vasculares característicos, como retardo mental e arteriosclerose, cuja fisiopatologia é desconhecida. No presente trabalho, avaliamos os efeitos in vitro e in vivo da homocisteína sobre alguns parâmetros bioquímicos. Primeiramente, observamos o efeito in vitro da exposição de homogeneizados de córtex parietal de ratos ao ácido fólico, avaliando a inibição causada pela homocisteína sobre a atividade da Na+,K+-ATPase de membranas plasmáticas. Nos estudos in vivo, investigamos o efeito do pré-tratamento com ácido fólico sobre a inibição das enzimas Na+,K+-ATPase e butirilcolinesterase em córtex parietal e em soro de ratos submetidos à hiperhomocisteinemia aguda, respectivamente. Considerando que a Na+,K+-ATPase é suscetível ao ataque de radicais livres, nós determinamos o efeito da hiperhomocisteinemia aguda sobre alguns parâmetros de estresse oxidativo, como a formação de substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico e o conteúdo total de grupos tióis em córtex parietal de ratos. Finalmente, investigamos o efeito do ácido fólico sobre a redução da atividade da Na+,K+-ATPase em córtex parietal e sobre o aumento do índice de dano ao DNA em sangue total de ratos submetidos à hiperhomocisteinemia crônica. Nossos resultados mostraram que a homocisteína in vitro reduz, significativamente, a atividade da Na+,K+-ATPase e que o ácido fólico previne esse efeito. Estudos cinéticos com o substrato ATP revelaram que a homocisteína inibe de forma não-competitiva a enzima Na+,K+-ATPase. Os estudos in vivo confirmaram que a hiperhomocisteinemia aguda diminui as atividades das enzimas Na+,K+-ATPase e butirilcolinesterase e que o pré-tratamento com ácido fólico também previne os efeitos causados pela homocisteína. Por outro lado, a hiperhomocisteinemia aguda não alterou os parâmetros de estresse oxidativo analisados. A hiperhomocisteinemia crônica inibiu a Na+,K+-ATPase em córtex parietal e aumentou o índice de dano ao DNA em sangue total de ratos e, novamente, o tratamento com ácido fólico previne tais efeitos. Esses resultados, em conjunto, revelam os efeitos da homocisteína sobre alguns parâmetros bioquímicos e colaboram com o entendimento da fisiopatologia da homocistinúria. Além disso, os resultados sugerem que o ácido fólico, já utilizado por alguns pacientes homocistinúricos, poderá ser uma importante ferramenta terapêutica utilizada na prevenção dos efeitos neurológicos e vasculares da homocisteína.

A homocistinúria é um erro inato do metabolismo de aminoácidos causado pela deficiência severa na atividade da enzima cistationina β-sintase, o que resulta no acúmulo tecidual de homocisteína e metionina. Pacientes afetados geralmente apresentam aterosclerose, retardo mental, convulsões e isquemia cerebral. Entretanto, os mecanismos fisiopatológicos responsáveis por estas manifestações são pouco conhecidos. A isquemia cerebral é caracterizada por uma redução grave ou pelo bloqueio completo do fluxo sanguíneo normal em alguma região do cérebro, geralmente causada por um trombo ou uma hemorragia. O estresse oxidativo parece ser um dos principais mecanismos envolvidos no dano celular induzido por isquemia e a administração de antioxidantes, em alguns casos, pode prevenir alguns desses danos. Considerando que: a) pacientes com homocistinúria apresentam alterações neurológicas e que são mais suscetíveis à isquemia, b) o estresse oxidativo parece estar envolvido na fisiopatogenia tanto da homocistinúria quanto da isquemia cerebral c) o ácido fólico reduz os níveis plasmáticos de homocisteína e pode ter efeitos antioxidantes, e) o pré-tratamento com vitaminas E e C previne os efeitos da Hcy sobre a Na+, K+-ATPase e sobre a memória, neste trabalho nós verificamos os efeitos in vivo e in vitro da homocisteína sobre fatias de hipocampo de ratos submetidas à privação de oxigênio e glicose, um modelo in vitro de isquemia cerebral, e também os efeitos do pré-tratamento com antioxidantes, vitamina E mais C e ácido fólico sobre o dano celular causado pela homocisteína. Os resultados mostraram que a homocisteína in vitro (100 e 500 μM), aumentou a liberação de lactato desidrogenase (LDH) para o meio de incubação, sugerindo um aumento no dano celular causado pela isquemia. Além disso, tanto o modelo agudo quanto o crônico de hiperhomocisteinemia aumentou a morte celular quando os animais foram sacrificados 1 hora após a administração de homocisteína. Nossos resultados também mostraram que o pré-tratamento com ácido fólico foi capaz de prevenir completamente o dano causado pela administração aguda de homocisteína, enquanto que a vitamina E preveniu apenas parte deste efeito. Estes achados podem ser relevantes para explicar, pelo menos em parte, a maior susceptibilidade dos pacientes hiperhomocisteinêmicos de apresentar eventos issquêmicos e apontam uma possível estratégia de prevenção. / Homocystinuria is an inherited metabolic disorder caused by severe deficiency of cystationine β-synthase activity, resulting in the tissue accumulation of homocysteine and methionine. Affected patients usually present atherosclerosis, mental retardation, seizures, and stroke. However, the physiopatological mechanisms are not yet fully established. Cerebral ischemia is defined as a severe reduction or blockage of normal blood flow in the brain, usually caused by thrombosis or hemorrhage. Oxidative stress seem to be one of major mechanisms involved on cellular damage induced by ischemia, and antioxidants administration, sometimes, can prevent this damage. Considering that: a) homocystinuric patients present neurological alterations and are more susceptible to ischemia, b) oxidative stress is involved on pathogenia such of homocystinuria as of cerebral ischemia, c) folic acid reduces the serum levels of homocisteine and could have antioxidant effects, c) pretreatment with vitamins E and C prevent the effects of homocysteine on Na+, K+-ATPase activity and on memory, in this work we verified the in vivo and in vitro effects of homocysteine on rat hippocampal slices exposed to oxygen and glucose deprivation, an in vitro model of cerebral ischemia, we also investigated the effects of pretreatment with antioxidants, vitamin E plus C and folic acid on cellular damage caused by homocysteine. Results showed that homocysteine in vitro (100 and 500μM), both chronic (1 h after homocysteine administration) and acute hyperhomocysteinemia increased the LDH release to the incubation medium, suggesting an increase of tissue damage caused by ischemia. Furthermore, results showed that both chronic (1 h after homocysteine administration) and acute hyperhomocysteinemia increased the cellular death. Our results also demonstrated that pretreatment with folic acid completely prevented the damage caused by acute homocysteine administration, whereas vitamin E just partially prevented such effect. These findings may be relevant to explain, at least in part, the higher susceptibility of hyperhomocysteinemic patients to bear ischemic events and point to a possible preventive treatment.

A hiperhomocisteinemia severa ou homocistinúria clássica é um erro inato do metabolismo caracterizado pela deficiência na atividade da enzima cistationina- -sintetase. Estudos mostram que perturbações bioenergéticas, inflamatórias e o estresse oxidativo parecem estar relacionados às alterações causadas pela hiperhomocisteinemia severa. Alterações em alguns desses parâmetros em encéfalo, fígado e rim de ratos submetidos a esse modelo experimental já foram observadas em estudos prévios realizados em nosso laboratório. Considerando que pacientes com hiperhomocisteinemia severa apresentam alterações musculares, o objetivo principal dessa tese foi padronizar técnicas para avaliar alguns parâmetros de metabolismo energético, estresse oxidativo e inflamação em músculo esquelético de ratos jovens. Também avaliamos a bioenergética e a atividade da enzima Na+,K+-ATPase em amígdala desses animais. A atividade da butirilcolinesterase e parâmetros inflamatórios também foram avaliados em soro. O efeito do tratamento com creatina sobre as possíveis alterações nos parâmetros bioquímicos encontradas nesse modelo experimental também foi investigado. A hiperhomocisteinemia severa foi induzida em ratos Wistar através da administração subcutânea de homocisteína ou salina (controle), do 6º ao 28º, onde as doses variam de acordo com o desenvolvimento dos animais, atingindo 0,03 μmol/g de peso corporal. Os animais receberam uma injeção intraperitoneal por dia de creatina (50 mg/Kg) concomitante com a administração de homocisteína ou salina (controle). Em relação aos parâmetros bioquímicos no músculo esquelético, mostramos que a homocisteína é capaz de diminuir tanto a viabilidade celular, como a oxidação da glicose, bem como alterar enzimas chave para a manutenção da homeostase energética, como piruvato cinase, creatina cinase e enzimas do ciclo de Krebs e da cadeia transportadora de elétrons. Além disso, a homocisteína aumentou a produção de espécies reativas e lipoperoxidação, alterou as enzimas antioxidantes e o conteúdo de glutationa reduzida, sulfidrilas, carbonilas e nitritos. Em relação aos parâmetros inflamatórios foi observado um aumento nos níveis das citocinas TNF-α, IL-1β and IL-6, proteína quimiotática de monócitos-1 (MCP-1) em músculo esquelético e soro de ratos. Os ratos submetidos à hiperhomocisteinemia severa apresentaram um aumento na atividade da acetilcolinesterase em músculo esquelético. A enzima butirilcolinesterase não teve sua atividade alterada em soro de ratos. Em conjunto, os resultados desse trabalho mostram que a homocisteína promove perturbações no metabolismo energético, insultos oxidativos e inflamatórios, além de prejudicar a funcionalidade de enzimas importantes em músculo esquelético de ratos jovens. Em relação à amígdala, mostramos que a homocisteína é capaz de alterar enzimas essenciais da cadeia transportadora de elétrons, funções mitocondriais importantes como massa e potencial, diminuir a atividade e o imunoconteúdo da Na+,K+-ATPase e causar apoptose em amígdala de ratos jovens. A creatina foi capaz de prevenir alterações importantes em músculo esquelético, amígdala e soro desses animais submetidos ao modelo crônico de hiperhomocisteinemia severa, onde ela contribuiu para a homeostase energética celular e pôde atuar como antioxidante. Sendo usada com cautela, pode se tornar um adjuvante terapêutico promissor para minimizar sintomas característicos de pacientes homocistinúricos. / Severe hyperhomocysteinemia or classical homocystinuria is an inborn error of metabolism characterized by a deficiency in the activity of cystathionine- synthetase enzyme. Studies show that bioenergy disturbances and oxidative stress appear to be related to changes caused by severe hyperhomocysteinemia. Changes in some of these parameters in brain, liver and kidney of rats undergoing this experimental model have been observed in previous studies performed in our laboratory. Whereas patients with severe hyperhomocysteinemia have muscle disorders, the main objective of this thesis was to standardize techniques for assessing some energy metabolism parameters, oxidative stress and inflammation in skeletal muscle of young rats. We also evaluate the bioenergetics and enzyme activity of Na+, K+ -ATPase in the amygdala of these animals. The activity of butyrylcholinesterase and inflammatory parameters were also evaluated in serum. The effect of treatment with creatine on the possible changes in biochemical parameters found in this experimental model was also investigated. The severe hyperhomocysteinemia was induced in rats by subcutaneous administration of homocysteine or saline (control), 6th to 28th, and the doses vary according to the development of animals, totaling 0.03 μmol/g body weight. The animals received one intraperitoneal injection of creatine per day (50 mg/kg) with concomitant administration of homocysteine or saline (control). The biochemical parameters in the skeletal muscle, show that homocysteine can reduce both cell viability and glucose oxidation, and change the key enzymes for the maintenance of energy homeostasis, such as pyruvate kinase and creatine kinase enzymes cycle Krebs and electron transport chain. In addition, homocysteine increased ROS generation and lipid peroxidation, altered the antioxidant enzymes and the reduced glutathione content, sulfhydryl, carbonyl and nitrites. Regarding inflammatory parameters was observed increased levels of cytokines TNF-α, IL- 1β and IL-6 chemotactic protein-1 monocytes (MCP-1) in skeletal muscle and serum of rats. The rats with severe hyperhomocysteinemia showed an increase in acetylcholinesterase activity in skeletal muscle. The enzyme butyrylcholinesterase had not changed their activity in rat serum. Taken together, the results of this work show that homocysteine promotes disruption of energy metabolism, oxidative and inflammatory insults, and impair the functionality of important enzymes in skeletal muscle of young rats. Regarding the amygdala showed that homocysteine can alter essential enzymes of the carrier electrons chain significant mitochondrial functions as a mass and the potential, decrease the activity and immunocontent Na+, K+ -ATPase and cause apoptosis in amygdala of young rats. Creatine was able to prevent major changes in skeletal muscle, amygdala and serum of these animals subjected to chronic model of severe hyperhomocysteinemia, where she contributed to the energy cell homeostasis and could act as an antioxidant. Being used with caution, it can become a promising therapeutic adjuvant to minimize symptoms characteristic of homocistinurics patients.

A homocistinúria é um erro inato do metabolismo dos aminoácidos causado principalmente pela deficiência na atividade da enzima cistationina-β-sintase (CBS), resultando em acúmulo de homocisteína (Hcy) e metionina nos fluidos biológicos. As manifestações clínicas incluem retardo mental, ectopia lentis, episódios tromboembólicos e osteoporose. Estudos realizados em modelos animais demonstram um possível papel do estresse oxidativo na fisiopatologia da homocistinúria. Mais recentemente, foram demonstradas alterações em alguns parâmetros de estresse oxidativo em pacientes homocistinúricos. Nesse trabalho, essas investigações foram ampliadas, no intuito de melhor entender os mecanismos fisiopatológicos e a terapêutica da homocistinúria por deficiência de CBS. Dessa forma, o objetivo principal desse trabalho foi avaliar os perfis lipídico, inflamatório e oxidativo, bem como a atividade das enzimas paraoxonase (PON1) e butirilcolinesterase (BuChE) em pacientes homocistinúricos tratados (dieta hipoproteica suplementada com vitamina B6, ácido fólico, betaína e vitamina B12) e não tratados, em comparação com indivíduos saudáveis, e adicionalmente avaliar a indução in vitro de mutagenicidade causada pela Hcy, através do teste de micronúcleos em leucócitos, e ainda avaliar o efeito in vitro do antioxidante N-acetil-L-cisteína na redução do dano ao DNA causado pelas altas concentrações de Hcy. No que se refere ao perfil sérico, foi verificada uma redução nos níveis de colesterol HDL, apolipoproteína A, bem como na atividade da enzima (PON1) em pacientes homocistinúricos tratados e não tratados. A atividade da enzima BuChE e os níveis de interleucina 6 (IL-6) estavam aumentados apenas nos pacientes não tratados. Correlações significativas positivas foram encontradas nos dois grupos de pacientes estudados entre a atividade da PON1 e o conteúdo de sulfidrilas; entre a atividade da PON1 e os níveis de vitamina B12; entre os níveis de HDL e apolipoproteína A1; entre os níveis de apolipoproteína A1 e vitamina B12; e entre os níveis de IL-6 e os níveis de carbonilas. Correlação significativa negativa foi encontrada entre os níveis de ácido fólico e de homocisteína total (tHcy). Em um segundo momento foram avaliados parâmetros de estresse oxidativo e níveis de nitritos na urina dos pacientes. Foram demonstrados níveis aumentados de 15-F2t-isoprostanos, di-tirosina e nitritos na urina de pacientes homocistinúricos tratados. Os níveis de 15-F2t-isoprostanos apresentaram uma correlação significativa positiva com os níveis de tHcy e os níveis de di-tirosina apresentaram correlação significativa negativa com os níveis de sulfidrilas. A atividade da enzima catalase encontrou-se aumentada no sangue de pacientes homocistinúricos tratados. Finalmente, demonstrou-se em estudo in vitro que a Hcy causa um aumento no dano cromossômico, avaliado pelo método de micronúcleos. Além disso, foi observado um efeito in vitro do antioxidante N-acetil-L-cisteína na redução do dano ao DNA causado pelas altas concentrações de Hcy. Avaliados em conjunto, nossos resultados indicam que o estresse oxidativo, acompanhado por alterações nos níveis urinários de nitritos, e por alterações nos perfis inflamatório e lipídico são fatores que possivelmente contribuam para o dano vascular encontrado na homocistinúria. Esses eventos parecem estar interconectados, e parecem ser decorrentes dos altos níveis de tHcy encontrados no sangue dos pacientes. Novas abordagens terapêuticas, além das atualmente utilizadas que incluem ácido fólico e vitamina B12, como o uso de antioxidantes, poderiam ser alternativas para atingir melhores resultados no tratamento de pacientes homocistinúricos. / Homocystinuria is an inborn error of metabolism of amino acids primarily caused by deficiency in the activity of cystathionine-β-synthase (CBS), resulting in accumulation of homocysteine (Hcy) and methionine in biological fluids. Clinical manifestations include mental retardation, ectopia lentis, thromboembolic events and osteoporosis. Studies in animal models show a possible role of oxidative stress in the pathophysiology of homocystinuria. More recently, changes in some parameters of oxidative stress have been demonstrated in homocistinuric patients. In this work, we expanded these investigations, in order to understand the mechanisms that lead to the development of clinical manifestations of disease and the therapeutic for homocystinuria due CBS deficiency. Thus, the main objective of this study was to evaluate the lipid, inflammatory and oxidative profiles as well as the activity of paraoxonase (PON1) and butyrylcholinesterase (BuChE) in treated homocistinuric patients (hypoproteic diet supplemented with vitamin B6, folic acid, betaine and vitamin B12) and untreated patients compared with healthy individuals, and to evaluate the in vitro induction of mutagenicity caused by Hcy, through the micronucleus test in leukocytes, and further, to evaluate the in vitro effect of N-acetyl-L-cysteine in reducing DNA damage caused by high concentrations of Hcy. With regard to the serum profile, was observed a reduction in HDL cholesterol, apolipoprotein A, and in enzyme activity (PON1) in both group of CBS-deficient patients. The activity of butyrylcholinesterase and levels of interleukin 6 (IL-6) were increased only in untreated patients. Positive significant correlations were found in both patients groups between PON1 activity and the content of sulfhydryl; between PON1 activity and vitamin B12 levels; between the levels of HDL and apolipoprotein A1; between the levels of apolipoprotein A1 and B12; and between IL-6 levels and levels of carbonyls. Negative significant correlation was found between folic acid levels and total homocysteine (tHcy). In a second moment were evaluated parameters of oxidative stress and the nitrite levels in the urine of patients. Increased levels of 15-F2t-isoprostanes, di-tyrosine and nitrite were demonstrated in the urine of treated homocistinuric patients. The 15-F2t-isoprostanes levels showed a significant positive correlation with tHcy levels; and di-tyrosine levels showed a significant negative correlation with the sulfhydryl levels. The catalase activity was found increased in the blood of treated homocistinuric patients. Finally, it was shown the in vitro effect of Hcy on increase of chromosomal damage assessed by micronuclei method. Furthermore, it was observed the in vitro effect of N-acetyl-L-cysteine antioxidant in reducing DNA damage caused by high concentrations of Hcy. Evaluated together, our results indicate that oxidative stress accompanied by changes in urinary nitrite levels and changes in inflammatory and lipid profiles are factors possibly contributing to vascular damage found in homocystinuria. These events appear to be interconnected, and appear to be due to the high tHcy levels found in the blood of patients. New therapeutic approaches in addition to the currently used which include folic acid and vitamin B12, as the use of antioxidants, could be alternatives to achieve best results in the treatment of homocistinuric patients. Furthermore, an early diagnosis and, consequently, an early treatment, could avoid that the patients remain for a long time subjected to exposure of high concentrations of tHcy.

A homocistinúria é um erro inato do metabolismo dos aminoácidos causado principalmente pela deficiência na atividade da enzima cistationina-β-sintase (CBS), resultando em acúmulo de homocisteína (Hcy) e metionina nos fluidos biológicos. As manifestações clínicas incluem retardo mental, ectopia lentis, episódios tromboembólicos e osteoporose. Estudos realizados em modelos animais demonstram um possível papel do estresse oxidativo na fisiopatologia da homocistinúria. Mais recentemente, foram demonstradas alterações em alguns parâmetros de estresse oxidativo em pacientes homocistinúricos. Nesse trabalho, essas investigações foram ampliadas, no intuito de melhor entender os mecanismos fisiopatológicos e a terapêutica da homocistinúria por deficiência de CBS. Dessa forma, o objetivo principal desse trabalho foi avaliar os perfis lipídico, inflamatório e oxidativo, bem como a atividade das enzimas paraoxonase (PON1) e butirilcolinesterase (BuChE) em pacientes homocistinúricos tratados (dieta hipoproteica suplementada com vitamina B6, ácido fólico, betaína e vitamina B12) e não tratados, em comparação com indivíduos saudáveis, e adicionalmente avaliar a indução in vitro de mutagenicidade causada pela Hcy, através do teste de micronúcleos em leucócitos, e ainda avaliar o efeito in vitro do antioxidante N-acetil-L-cisteína na redução do dano ao DNA causado pelas altas concentrações de Hcy. No que se refere ao perfil sérico, foi verificada uma redução nos níveis de colesterol HDL, apolipoproteína A, bem como na atividade da enzima (PON1) em pacientes homocistinúricos tratados e não tratados. A atividade da enzima BuChE e os níveis de interleucina 6 (IL-6) estavam aumentados apenas nos pacientes não tratados. Correlações significativas positivas foram encontradas nos dois grupos de pacientes estudados entre a atividade da PON1 e o conteúdo de sulfidrilas; entre a atividade da PON1 e os níveis de vitamina B12; entre os níveis de HDL e apolipoproteína A1; entre os níveis de apolipoproteína A1 e vitamina B12; e entre os níveis de IL-6 e os níveis de carbonilas. Correlação significativa negativa foi encontrada entre os níveis de ácido fólico e de homocisteína total (tHcy). Em um segundo momento foram avaliados parâmetros de estresse oxidativo e níveis de nitritos na urina dos pacientes. Foram demonstrados níveis aumentados de 15-F2t-isoprostanos, di-tirosina e nitritos na urina de pacientes homocistinúricos tratados. Os níveis de 15-F2t-isoprostanos apresentaram uma correlação significativa positiva com os níveis de tHcy e os níveis de di-tirosina apresentaram correlação significativa negativa com os níveis de sulfidrilas. A atividade da enzima catalase encontrou-se aumentada no sangue de pacientes homocistinúricos tratados. Finalmente, demonstrou-se em estudo in vitro que a Hcy causa um aumento no dano cromossômico, avaliado pelo método de micronúcleos. Além disso, foi observado um efeito in vitro do antioxidante N-acetil-L-cisteína na redução do dano ao DNA causado pelas altas concentrações de Hcy. Avaliados em conjunto, nossos resultados indicam que o estresse oxidativo, acompanhado por alterações nos níveis urinários de nitritos, e por alterações nos perfis inflamatório e lipídico são fatores que possivelmente contribuam para o dano vascular encontrado na homocistinúria. Esses eventos parecem estar interconectados, e parecem ser decorrentes dos altos níveis de tHcy encontrados no sangue dos pacientes. Novas abordagens terapêuticas, além das atualmente utilizadas que incluem ácido fólico e vitamina B12, como o uso de antioxidantes, poderiam ser alternativas para atingir melhores resultados no tratamento de pacientes homocistinúricos. / Homocystinuria is an inborn error of metabolism of amino acids primarily caused by deficiency in the activity of cystathionine-β-synthase (CBS), resulting in accumulation of homocysteine (Hcy) and methionine in biological fluids. Clinical manifestations include mental retardation, ectopia lentis, thromboembolic events and osteoporosis. Studies in animal models show a possible role of oxidative stress in the pathophysiology of homocystinuria. More recently, changes in some parameters of oxidative stress have been demonstrated in homocistinuric patients. In this work, we expanded these investigations, in order to understand the mechanisms that lead to the development of clinical manifestations of disease and the therapeutic for homocystinuria due CBS deficiency. Thus, the main objective of this study was to evaluate the lipid, inflammatory and oxidative profiles as well as the activity of paraoxonase (PON1) and butyrylcholinesterase (BuChE) in treated homocistinuric patients (hypoproteic diet supplemented with vitamin B6, folic acid, betaine and vitamin B12) and untreated patients compared with healthy individuals, and to evaluate the in vitro induction of mutagenicity caused by Hcy, through the micronucleus test in leukocytes, and further, to evaluate the in vitro effect of N-acetyl-L-cysteine in reducing DNA damage caused by high concentrations of Hcy. With regard to the serum profile, was observed a reduction in HDL cholesterol, apolipoprotein A, and in enzyme activity (PON1) in both group of CBS-deficient patients. The activity of butyrylcholinesterase and levels of interleukin 6 (IL-6) were increased only in untreated patients. Positive significant correlations were found in both patients groups between PON1 activity and the content of sulfhydryl; between PON1 activity and vitamin B12 levels; between the levels of HDL and apolipoprotein A1; between the levels of apolipoprotein A1 and B12; and between IL-6 levels and levels of carbonyls. Negative significant correlation was found between folic acid levels and total homocysteine (tHcy). In a second moment were evaluated parameters of oxidative stress and the nitrite levels in the urine of patients. Increased levels of 15-F2t-isoprostanes, di-tyrosine and nitrite were demonstrated in the urine of treated homocistinuric patients. The 15-F2t-isoprostanes levels showed a significant positive correlation with tHcy levels; and di-tyrosine levels showed a significant negative correlation with the sulfhydryl levels. The catalase activity was found increased in the blood of treated homocistinuric patients. Finally, it was shown the in vitro effect of Hcy on increase of chromosomal damage assessed by micronuclei method. Furthermore, it was observed the in vitro effect of N-acetyl-L-cysteine antioxidant in reducing DNA damage caused by high concentrations of Hcy. Evaluated together, our results indicate that oxidative stress accompanied by changes in urinary nitrite levels and changes in inflammatory and lipid profiles are factors possibly contributing to vascular damage found in homocystinuria. These events appear to be interconnected, and appear to be due to the high tHcy levels found in the blood of patients. New therapeutic approaches in addition to the currently used which include folic acid and vitamin B12, as the use of antioxidants, could be alternatives to achieve best results in the treatment of homocistinuric patients. Furthermore, an early diagnosis and, consequently, an early treatment, could avoid that the patients remain for a long time subjected to exposure of high concentrations of tHcy.

A homocistinúria é uma desordem metabólica causada pela deficiência da enzima cistationina β-sintase, resultando no acúmulo tecidual de homocisteína e de metionina. Os pacientes afetados por essa doença apresentam principalmente retardo mental, isquemia cerebral, convulsões e aterosclerose. Entretanto, os mecanismos fisiopatológicos responsáveis por essas manifestações são pouco conhecidos. O sistema colinérgico apresenta papel importante na função cognitiva do qual as colinesterases, acetilcolinesterase e butirilcolinesterase, são constituintes ubíquos. Similarmente à acetilcolinesterase, a butirilcolinesterase hidrolisa a acetilcolina e está presente no soro, coração, endotélio vascular e no sistema nervoso. Estudos têm mostrado que as colinesterases estão inibidas no córtex cerebral de pacientes com a doença de Alzheimer. Adicionalmente, há evidências na literatura mostrando que as colinesterases são inibidas por radicais livres. A Na+,K+-ATPase é uma enzima fundamental responsável pela manutenção do gradiente iônico necessário para a excitabilidade neuronal e consome de 40 a 60% do ATP formado no cérebro. Recentes estudos têm demonstrado que essa enzima é inibida por radicais livres e também que sua atividade está diminuída na isquemia cerebral, epilepsia e em doenças neurodegenerativas como a doença de Alzheimer. Além disso, nosso grupo demonstrou que a homocisteína inibe a atividade da Na+,K+-ATPase cerebral. Considerando que: a) pouco se sabe sobre os mecanismos responsáveis pelas manifestações neurológicas que ocorrem na homocistinúria, b) a administração de homocisteína prejudica a memória, c) as colinesterases são importantes para as funções cognitivas, d) a atividade da Na+,K+-ATPase está diminuída na isquemia cerebral, e) a homocisteína inibe a atividade dessa enzima in vitro e f) as atividades da butirilcolinesterase e da Na+,K+-ATPase em tecidos periféricos podem ser consideradas marcadores de alterações que ocorram no sistema nervoso central, no presente estudo determinamos o efeito in vitro da homocisteína sobre as atividades da butirilcolinesterase e da Na+,K+-ATPase em soro e plaquetas de ratos, respectivamente. Também determinamos o efeito da administração aguda e crônica de homocisteína sobre a atividade da butirilcolinesterase sérica e a influência das vitaminas E e C sobre os efeitos inibitórios causados pela homocisteína. Os resultados mostraram que a homocisteína diminuiu significativamente a atividade da butirilcolinesterase em soro de ratos de 60 dias in vitro. A homocisteína inibiu essa enzima de forma competitiva com a acetilcolina como substrato. Também foi verificado que a homocisteína reduziu significativamente as atividades da butirilcolinesterase e da Na+,K+-ATPase em soro e plaquetas de ratos de 29 dias, respectivamente. Nossos resultados também mostraram que a administração aguda de homocisteína diminuiu significativamente a atividade da butirilcolinesterase em soro de ratos de 29 dias. Adicionalmente, verificou-se que o pré-tratamento com as vitaminas E e C não alterou per se a atividade da butirilcolinesterase, mas preveniu a redução da atividade dessa enzima causada pela administração aguda de homocisteína. Por fim, determinou-se que a administração crônica desse aminoácido diminuiu significativamente a atividade da butirilcolinesterase. Os resultados obtidos em nosso trabalho sugerem que a redução das atividades da butirilcolinesterase e da Na+,K+-ATPase pode estar associada à disfunção neurológica presente em pacientes homocistinúricos, uma vez que a determinação dessas enzimas em sistemas periféricos represente um marcador para a ação neurotóxica da homocisteína.

As doenças metabólicas são Erros Inatos do Metabolismo (EIM) que apresentam diferentes aspectos relacionados com sistemas e órgãos distintos, incluindo o cérebro e o coração. Dentre os EIM, as acidemias orgânicas e as aminoacidopatias são os mais freqüentes. Neste trabalho abordaremos a Deficiência de Guanidinoacetato Metiltransferase (GAMT), uma acidemia orgânica, e a Homocistinúria (HCU), uma aminoacidopatia. A Deficiência de GAMT é caracterizada bioquimicamente por acúmulo de guanidino acetato (GAA) e pela deficiência de creatina. Há evidências mostrando que o GAA pode causar excitotoxicidade e induzir estresse oxidativo. A creatina é uma amina de ocorrência natural com um papel muito importante no metabolismo energético, além de apresentar propriedades antioxidantes per se. A hiper-homocisteinemia é um fator de risco para doenças cardiovasculares, aterosclerose e trombose, no entanto, os mecanismos pelos quais a homocisteína (Hcy) desencadeia essas disfunções não são totalmente compreendidos. A Na+,K+-ATPase e a creatina cinase desempenham um papel fundamental no sistema nervoso central, uma vez que a alteração dessas enzimas, juntamente com a diminuição do metabolismo energético e a indução do estresse oxidativo têm sido associados com algumas doenças neurodegenerativas. Dessa forma, os objetivos desse trabalho serão apresentados em duas partes; como segue: Parte I - Ampliar o conhecimento sobre uma possível estratégia de tratamento dos pacientes afetados pela Deficiência de GAMT, investigando o efeito da administração de creatina sobre alterações causadas pela administração intraestriatal de GAA em ratos adultos; Parte II - Investigar o efeito da hiper-homocisteinemia crônica sobre alguns parâmetros de estresse oxidativo em coração de ratos jovens. Para os modelos experimentais mencionados, foram avaliados parâmetros do metabolismo energético (Na+,K+-ATPase, creatina cinase e complexo II da cadeia respiratória), bem como níveis de substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBARS), atividade de enzimas antioxidantes denominadas superóxido dismutase e catalase, oxidação de 2',7'-diclorofluoresceína (H2DCF), e níveis de nitritos. Também avaliamos o efeito do ácido fólico sobre as alterações bioquímicas provocadas pela Hcy. Os nossos resultados mostram que a administração de creatina preveniu todos os parâmetros alterados pela administração de GAA. Acreditamos que a prevenção causada pela creatina pode contribuir, pelo menos em parte, para uma melhor compreensão dos mecanismos relacionados com o déficit energético e estresse oxidativo presentes na Deficiência de GAMT. Para o modelo experimental de hiper-homocisteinemia severa, os nossos resultados mostram que a administração crônica de Hcy aumentou a lipoperoxidação e a produção de espécies reativas, diminui as defesas antioxidantes enzimáticas e os níveis de nitritos em coração de ratos jovens. A administração concomitante de ácido fólico, preveniu os efeitos da Hcy provavelmente por suas propriedades antioxidantes, indicando que o estresse oxidativo provocado pela Hcy pode ser um mecanismo que contribui, pelo menos em parte, nas alterações cardiovasculares características dos pacientes hiper-homocisteinêmicos. Se confirmado em seres humanos, nossos dados poderão contribuir para a elucidação dos mecanismos cerebrais e cardiovasculares característicos da Deficiência de GAMT e da HCU, respectivamente, e propor terapias adjuvantes para as alterações pertinentes encontradas no cérebro e no coração dos pacientes afetados por essas doenças metabólicas. / Metabolic diseases are Inborn Errors of Metabolism (IEM) that present different aspects related to different systems and organs including the brain and the heart. Among the IEM, the organic acidemias and the aminoacidopathies are the most frequent. In this work we study the guanidinoacetate methyltransferase deficiency (GAMT), an organic acidemia, and the Homocystinuria (HCU), an aminoacid pathology. The GAMT deficiency is characterized biochemically by the accumulation of guanidineacetate (GAA) and creatine deficiency. There are evidences that the GAA can cause excitotoxicity and induce oxidative stress. Creatine is a naturally occurring amine with a very important role in energy metabolism, besides its antioxidant properties per se. Hyperhomocysteinemia is a risk factor for cardiovascular diseases, atherosclerosis and thrombosis, however, the mechanisms by which homocysteine (Hcy) triggers these disorders are not fully understood. The Na+, K+-ATPase and creatine kinase plays a key role in central nervous system, since alteration of these enzymes, together with the decrease of the energy metabolism and induction of oxidative stress have been associated with some neurodegenerative diseases. Thus, the objectives of this study will be presented in two parts, as follows: Part I - To increase knowledge on a possible treatment strategy of patients affected by GAMT deficiency, investigating the effect of creatine administration on changes caused by intrastriatal administration of GAA in adult rats; Part II – To investigate the effect of chronic hyperhomocysteinemia on some parameters of oxidative stress in the heart of young rats. For the experimental models mentioned were evaluated parameters of energy metabolism (Na+, K+-ATPase, creatine kinase and complex II of the respiratory chain), as well as levels of thiobarbituric acid reactive substances (TBARS), antioxidant enzymes called superoxide dismutase and catalase, oxidation of 2 ', 7'-dichlorofluorescein (H2DCF) and nitrite levels. We also evaluated the effect of folic acid on the biochemical changes caused by Hcy. Our results show that administration of creatine prevented all the parameters altered by the administration of GAA. We believe that the prevention caused by creatine may contribute, at least in part, to a better understanding of the mechanisms related to the energy deficit and oxidative stress present in GAMT deficiency. For the experimental model of severe hyperhomocysteinemia, our findings show that chronic administration of Hcy increased lipoperoxidation and reactive species generation, decreases the enzymatic antioxidant defenses and levels of nitrite in the heart of young rats. Concomitant administration of folic acid prevented the effects of Hcy probably by its antioxidant properties, indicating that the oxidative stress induced by the Hcy may be one mechanism that contributes at least in part, on cardiovascular features of hyperhomocysteinemic patients. If confirmed in humans, our data may contribute to elucidating the brain and cardiovascular mechanisms characteristics of the GAMT deficiency and of the HCU, respectively, and to propose adjuvant therapies relevant to the amendments found in the brain and heart of patients affected by these metabolic diseases.

A homocistinúria é um erro inato do metabolismo dos aminoácidos causado principalmente pela deficiência na atividade da enzima cistationina-β-sintase (CBS), resultando em acúmulo de homocisteína (Hcy) e metionina nos fluidos biológicos. As manifestações clínicas incluem retardo mental, ectopia lentis, episódios tromboembólicos e osteoporose. Estudos realizados em modelos animais demonstram um possível papel do estresse oxidativo na fisiopatologia da homocistinúria. Mais recentemente, foram demonstradas alterações em alguns parâmetros de estresse oxidativo em pacientes homocistinúricos. Nesse trabalho, essas investigações foram ampliadas, no intuito de melhor entender os mecanismos fisiopatológicos e a terapêutica da homocistinúria por deficiência de CBS. Dessa forma, o objetivo principal desse trabalho foi avaliar os perfis lipídico, inflamatório e oxidativo, bem como a atividade das enzimas paraoxonase (PON1) e butirilcolinesterase (BuChE) em pacientes homocistinúricos tratados (dieta hipoproteica suplementada com vitamina B6, ácido fólico, betaína e vitamina B12) e não tratados, em comparação com indivíduos saudáveis, e adicionalmente avaliar a indução in vitro de mutagenicidade causada pela Hcy, através do teste de micronúcleos em leucócitos, e ainda avaliar o efeito in vitro do antioxidante N-acetil-L-cisteína na redução do dano ao DNA causado pelas altas concentrações de Hcy. No que se refere ao perfil sérico, foi verificada uma redução nos níveis de colesterol HDL, apolipoproteína A, bem como na atividade da enzima (PON1) em pacientes homocistinúricos tratados e não tratados. A atividade da enzima BuChE e os níveis de interleucina 6 (IL-6) estavam aumentados apenas nos pacientes não tratados. Correlações significativas positivas foram encontradas nos dois grupos de pacientes estudados entre a atividade da PON1 e o conteúdo de sulfidrilas; entre a atividade da PON1 e os níveis de vitamina B12; entre os níveis de HDL e apolipoproteína A1; entre os níveis de apolipoproteína A1 e vitamina B12; e entre os níveis de IL-6 e os níveis de carbonilas. Correlação significativa negativa foi encontrada entre os níveis de ácido fólico e de homocisteína total (tHcy). Em um segundo momento foram avaliados parâmetros de estresse oxidativo e níveis de nitritos na urina dos pacientes. Foram demonstrados níveis aumentados de 15-F2t-isoprostanos, di-tirosina e nitritos na urina de pacientes homocistinúricos tratados. Os níveis de 15-F2t-isoprostanos apresentaram uma correlação significativa positiva com os níveis de tHcy e os níveis de di-tirosina apresentaram correlação significativa negativa com os níveis de sulfidrilas. A atividade da enzima catalase encontrou-se aumentada no sangue de pacientes homocistinúricos tratados. Finalmente, demonstrou-se em estudo in vitro que a Hcy causa um aumento no dano cromossômico, avaliado pelo método de micronúcleos. Além disso, foi observado um efeito in vitro do antioxidante N-acetil-L-cisteína na redução do dano ao DNA causado pelas altas concentrações de Hcy. Avaliados em conjunto, nossos resultados indicam que o estresse oxidativo, acompanhado por alterações nos níveis urinários de nitritos, e por alterações nos perfis inflamatório e lipídico são fatores que possivelmente contribuam para o dano vascular encontrado na homocistinúria. Esses eventos parecem estar interconectados, e parecem ser decorrentes dos altos níveis de tHcy encontrados no sangue dos pacientes. Novas abordagens terapêuticas, além das atualmente utilizadas que incluem ácido fólico e vitamina B12, como o uso de antioxidantes, poderiam ser alternativas para atingir melhores resultados no tratamento de pacientes homocistinúricos. / Homocystinuria is an inborn error of metabolism of amino acids primarily caused by deficiency in the activity of cystathionine-β-synthase (CBS), resulting in accumulation of homocysteine (Hcy) and methionine in biological fluids. Clinical manifestations include mental retardation, ectopia lentis, thromboembolic events and osteoporosis. Studies in animal models show a possible role of oxidative stress in the pathophysiology of homocystinuria. More recently, changes in some parameters of oxidative stress have been demonstrated in homocistinuric patients. In this work, we expanded these investigations, in order to understand the mechanisms that lead to the development of clinical manifestations of disease and the therapeutic for homocystinuria due CBS deficiency. Thus, the main objective of this study was to evaluate the lipid, inflammatory and oxidative profiles as well as the activity of paraoxonase (PON1) and butyrylcholinesterase (BuChE) in treated homocistinuric patients (hypoproteic diet supplemented with vitamin B6, folic acid, betaine and vitamin B12) and untreated patients compared with healthy individuals, and to evaluate the in vitro induction of mutagenicity caused by Hcy, through the micronucleus test in leukocytes, and further, to evaluate the in vitro effect of N-acetyl-L-cysteine in reducing DNA damage caused by high concentrations of Hcy. With regard to the serum profile, was observed a reduction in HDL cholesterol, apolipoprotein A, and in enzyme activity (PON1) in both group of CBS-deficient patients. The activity of butyrylcholinesterase and levels of interleukin 6 (IL-6) were increased only in untreated patients. Positive significant correlations were found in both patients groups between PON1 activity and the content of sulfhydryl; between PON1 activity and vitamin B12 levels; between the levels of HDL and apolipoprotein A1; between the levels of apolipoprotein A1 and B12; and between IL-6 levels and levels of carbonyls. Negative significant correlation was found between folic acid levels and total homocysteine (tHcy). In a second moment were evaluated parameters of oxidative stress and the nitrite levels in the urine of patients. Increased levels of 15-F2t-isoprostanes, di-tyrosine and nitrite were demonstrated in the urine of treated homocistinuric patients. The 15-F2t-isoprostanes levels showed a significant positive correlation with tHcy levels; and di-tyrosine levels showed a significant negative correlation with the sulfhydryl levels. The catalase activity was found increased in the blood of treated homocistinuric patients. Finally, it was shown the in vitro effect of Hcy on increase of chromosomal damage assessed by micronuclei method. Furthermore, it was observed the in vitro effect of N-acetyl-L-cysteine antioxidant in reducing DNA damage caused by high concentrations of Hcy. Evaluated together, our results indicate that oxidative stress accompanied by changes in urinary nitrite levels and changes in inflammatory and lipid profiles are factors possibly contributing to vascular damage found in homocystinuria. These events appear to be interconnected, and appear to be due to the high tHcy levels found in the blood of patients. New therapeutic approaches in addition to the currently used which include folic acid and vitamin B12, as the use of antioxidants, could be alternatives to achieve best results in the treatment of homocistinuric patients. Furthermore, an early diagnosis and, consequently, an early treatment, could avoid that the patients remain for a long time subjected to exposure of high concentrations of tHcy.