Hipercolesterolemia familiar (HF) é uma doença autossômica dominante, caracterizada por elevados níveis plasmáticos da lipoproteína de baixa densidade (LDL), desenvolvimento de xantoma tendíneo e arco corneal, além do aumento do risco de doença coronariana e acidente vascular cerebral prematuros. Frequentemente subdiagnosticada, estima-se que apenas 10% dos 400.000 indivíduos com HF no Brasil têm conhecimento da própria doença; afetando, desta forma, a qualidade e a expetativa de vida dos pacientes. Mutações no gene do receptor da LDL (LDLR) são consideradas as alterações genéticas mais frequentes para o desenvolvimento da hipercolesterolemia familiar, pois comprometem a capacidade de remoção das partículas de LDL circulantes, promovendo seu aumento em níveis plasmáticos. Já foram descritas mais de 1600 mutações diferentes no gene LDLR associadas ao fenótipo da HF; entretanto, ainda é difícil determinar em muitas delas o efeito deletério na atividade do receptor. O objetivo desse estudo foi identificar e caracterizar funcionalmente mutações no gene LDLR não descritas na literatura para determinar sua patogenicidade na hipercolesterolemia familiar. Foi avaliada a atividade residual de LDLR através da captação de LDL marcado com fluoróforo lipofílico em cultura de linfócitos T dos pacientes portadores das mutações analisadas após estimulação dos linfócitos T por mitógenos específicos. As mutações Cys82Ser, Thr404Ser, Gly529Arg e His285Tyr foram consideradas patogênicas por acarretarem diminuição da atividade residual do receptor de LDL. As mutações Glu 602X e His388ProfsX53 confirmaram sua patogenicidade e podem ser considerados como controle positivo para futuros ensaios funcionais. Estudos que esclareçam os mecanismos moleculares da HF e da relação genótipo/fenótipo abrem perspectivas para o desenvolvimento de terapias mais específicas na redução dos níveis de colesterol e, consequentemente, da morbidade e mortalidade associadas às doenças cardiovasculares. / Familial hypercholesterolemia (FH) is an autosomal dominant disorder characterized by elevated plasma levels of low-density lipoprotein (LDL), and development of corneal arcus tendinous xanthoma, and increased risk of coronary heart disease and premature stroke. Often misdiagnosed, it is estimated that only 10% of the 400.000 patients with FH in Brazil has knowledge of the disease itself, affecting in this way the quality and life expectancy of patients. Mutations in the LDL receptor (LDLR) are considered the most frequent genetic alterations for the development of familial hypercholesterolemia because compromise the ability of removal of circulating LDL particles, promoting its increase in plasma levels. Have been described over 1600 different mutations in the LDLR gene associated with the phenotype of FH, however, it is still difficult to determine in many of the deleterious effects on receptor activity. The aim of this study was to identify mutations in the LDLR gene and functionally characterize mutations not described in the literature to determine its pathogenicity in familial hypercholesterolemia. The residual activity of LDLR was evaluated by raising LDL labeled with lipophilic fluorophore in cultured T lymphocytes of patients with the analyzed mutations after stimulation of T lymphocytes by specific mitogen. The substitution mutations Cys82Ser, Thr404Ser, Gly529Arg e His285Tyr were considered pathogenic because it causes decrease of the residual activity of the LDL receptor in T lymphocytes. The His388ProfsX53 and Glu602X mutations confirmed their pathogenicity and can be considered as positive control for future functional assays. Studies to clarify the molecular mechanisms of HF and genotype/ phenotype open perspectives for the development of more specific therapies for reducing cholesterol levels, and therefore the morbidity and mortality associated with cardiovascular diseases.

Orientador: Helena Coutinho Franco de Oliveira / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-23T02:49:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dorighello_GabrielGabriel_D.pdf: 2214607 bytes, checksum: 7a41589e85de887e50c2754bb08542c4 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: As doenças cardiovasculares permanecem como a maior causa de mortalidade no mundo ocidental. A aterosclerose é o principal responsável pela patogênese dessas doenças. Distúrbios metabólicos como as dislipidemias, hipertensão arterial, resistência à insulina e obesidade são considerados fatores de risco aterogênico. Atualmente, intervenções dietéticas e farmacológicas são utilizadas na tentativa de prevenir ou reduzir a incidência desses distúrbios. Uma dessas intervenções é o uso de regimes de restrição calórica, que está relacionada com o aumento da longevidade e a diminuição da incidência de doenças crônicas ligadas ao envelhecimento. Drogas que mimetizam alguns efeitos metabólicos da restrição calórica também estão sendo estudadas como, por exemplo, o 2,4-dinitrofenol (DNP), que promove o desacoplamento mitocondrial. Em nosso laboratório, demonstramos que os camundongos hipercolesterolêmicos, deficientes do receptor de LDL (R0), apresentam alterações importantes no metabolismo e no estado redox. Com isso, o objetivo desse trabalho foi avaliar os efeitos da restrição calórica e do tratamento com DNP sobre o metabolismo e a aterosclerose em camundongos R0. Os camundongos R0 foram separados em 3 grupos: R0 controles com alimentação ad libitum, R0 com restrição calórica (R0-RC) alimentados em dias alternados e R0 tratados com 1 mg/L de 2,4 dinitrofenol na água de beber (R0-DNP). A restrição calórica apesar de diminuir o consumo alimentar, gerou diversos efeitos metabólicos não esperados como o aumento na concentração do colesterol total e das frações VLDL e LDL plasmáticas, dos depósitos adiposos viscerais e subcutâneos, assim como, tornou os camundongos hiperglicêmicos e hiperinsulinêmicos, intolerantes à glicose e resistentes à insulina. Além disso, os camundongos R0 sob restrição calórica apresentaram aumento de marcadores inflamatórios plasmáticos como o TNF? e a proteína C-reativa. Apesar da diminuição observada em alguns parâmetros no estado redox sistêmico e tecidual, os camundongos R0 restritos caloricamente apresentaram um aumento de quase 3 vezes na área de lesão aterosclerótica, o qual pôde ser explicado devido à piora dos diversos fatores de risco aterosclerótico. Por outro lado, o tratamento com DNP, causou uma diminuição na concentração dos ácidos graxos plasmáticos, sem alterar os níveis plasmáticos de outros lipídeos, a homeostase glicêmica, a massa dos depósitos adiposos e os marcadores inflamatórios. No entanto, o desacoplamento mitocondrial brando, promovido pelo DNP, gerou efeitos significativos sobre o estado redox tecidual, tais como a diminuição na geração mitocondrial de espécies reativas de oxigênio e no conteúdo de proteínas carboniladas hepáticas. O desenvolvimento espontâneo da aterosclerose foi significativamente diminuído nos camundongos R0 tratados com DNP, independentemente de outros fatores de risco já bem estabelecidos, como o colesterol e marcadores inflamatórios plasmáticos. Deste modo, o regime de restrição calórica, que é amplamente correlacionado com a longevidade e a menor incidência de doenças crônicas relacionadas com o envelhecimento, não é indicado para condição de hipercolesterolemia causada por deficiência do receptor de LDL. Em contrapartida, o tratamento com DNP, possivelmente via desacoplamento mitocondrial brando, promoveu a redução do desenvolvimento da aterosclerose, independentemente, de outros fatores de risco, demonstrando com isso, a relevância da fonte mitocondrial de oxigênio reativo no processo da aterogênese / Abstract: Cardiovascular diseases (CVD) are the major cause of death in the occidental world. Atherosclerosis is the main process responsible for the pathogenesis of these diseases. Metabolic disturbances such as dyslipidemias, hypertension, insulin resistance and obesity are well established atherosclerosis risk factors. Currently, different pharmacological and dietetic interventions have been used to reduce and avoid CVD. Caloric restriction is one of these strategies, which is associated with increases in life span and reductions of age related chronic diseases. The mitochondrial uncoupler 2,4 dinitrophenol (DNP) has been considered as a caloric restriction mimetic tool. We have demonstrated that a mouse model of human familial hypercholesterolemia exhibits metabolic and redox disturbances highly relevant for metabolic syndrome and atherosclerosis. Thus, the aim of this study was to evaluate the effects of caloric restriction and mild mitochondrial uncoupling induced by DNP on the metabolism and atherosclerosis development in hypercholesterolemic LDL receptor deficient mice (R0). Thus, R0 mice were compared after 3 months in three conditions: R0 fed ad libitum (control), R0 under caloric restriction (R0-RC) obtained by providing food in alternate days, and R0-DNP fed ad libitum and treated with DNP 1 mg/L in the drinking water. The caloric restriction regimen, despite reducing food intake, induced unexpected adverse metabolic effects, namely, increased plasma total-, VLDL- and LDL-cholesterol, and increased visceral and subcutaneous adipose tissue masses. In addition, R0-RC mice became hyperglycemic, hyperinsulinemic, glucose intolerant and insulin resistant. Moreover, R0-RC mice presented elevated plasma levels of the inflammatory markers TNF? and C-reactive protein. Some benefits regarding systemic and tissue redox state were observed in R0-RC, however, atherosclerosis lesion areas were increased about 3 fold in R0-RC mice. DNP treatment had minimal effects on the lipid and glucose metabolism of R0-DNP mice. It decreased plasma free fatty acids, but did not change other plasma lipids, inflammatory markers, glucose homeostasis, and the size of adipose depots. On the other hand, marked effects of DNP treatment on the tissue redox state were observed, namely, reduction in the generation of mitochondrial oxidative reactive species and in the liver content of carbonyl protein. The spontaneous atherosclerosis development was significantly reduced in the R0-DNP mice, independently other well established risk factors such as plasma cholesterol and inflammatory mediators. Therefore, the caloric restriction regimen is not indicated for the condition of familial hypercholesterolemia due to LDL receptor deficiency. On the other hand, DNP treatment, possibly via mild mitochondrial uncoupling, evidences the relevance of mitochondrial source of reactive oxygen for the atherosclerosis development independently of other risk factors / Doutorado / Fisiologia / Doutor em Biologia Funcional e Molecular

O processo inflamatório tem um papel fundamental na gênese e desenvolvimento da aterosclerose, sendo que a disfunção endotelial é considerada um dos estágios iniciais da aterogênese. Por meio da inibição da enzima hidroxi-metil-glutaril coA redutase (HMGCR), as estatinas reduzem a biossíntese do colesterol e a formação de isoprenóides, produtos intermediários da síntese do colesterol que são importantes na modificação pós-transcricional de GTPases pequenas que estão envolvidas na disfunção endotelial e inflamação vascular. A ezetimiba é um inibidor da absorção do colesterol através da inibição da proteína NPC1L1. Com a finalidade de esclarecer os mecanismos moleculares da inibição da síntese e da absorção do colesterol sobre a modulação de biomarcadores inflamatórios e de adesão celular foram utilizados modelos in vitro com células endoteliais (HUVEC) e monócitos (células THP-1), e in vivo com células mononucleares do sangue periférico (CMSP) de indivíduos hipercolesterolêmicos (HC). O efeito das estatinas, atorvastatina e sinvastatina, e da ezetimiba na expressão de RNAm e proteínas de moléculas de adesão endoteliais e moduladores do processo inflamatório, como citocinas e óxido nítrico (NO), foi estudado em células HUVEC. O efeito desses fármacos sobre a expressão de moléculas de adesão monocitárias foi estudado em células THP-1. O efeito da terapia hipolipemiante sobre essas moléculas foi também estudada em CMSP de HC tratados com ezetimiba (10 mg/dia/4 semanas), sinvastatina (10 mg/dia/8 semanas) e sinvastatina combinada com ezetimiba (10 mg de cada/dia/4 semanas). A expressão de RNAm foi avaliada por RT-qPCR. A expressão de moléculas de adesão na superfície de células THP-1 e HUVEC foi estudada por citometria de fluxo. A quantificação de citocinas secretadas no sobrenadante de células HUVEC e no plasma dos HC foi analisada pela tecnologia Milliplex. A quantificação do perfil lipífico, Proteína C reativa ultra-sensível (PCRus) e NO foi realizada por métodos laboratoriais convencionais. O papel do NO na modulação dos marcadores inflamatórios pelas estatinas foi também estudada, usando modelo de células HUVEC com NOS3 silenciado por interferência de RNAm e também por meio do uso do inibidor da síntese do óxido nítrico, L-NAME. Também foi avaliado o efeito de hipolipemiantes na expressão dos microRNAs (miRs) 221, miR-222 e miR-1303 em células HUVEC por meio do stem-loop RT-qPCR. O tratamento com atorvastatina e sinvastatina reduziu a expressão de RNAm e proteínas das moléculas de adesão LSelectina, PSGL-1 e VLA-4, em células THP-1 pré-tratadas com TNFα por 12 h. A ezetimiba reduziu a expressão de L-Selectina apenas no nível transcricional. Em células HUVEC, as estatinas diminuíram a expressão de RNAm de IL1B e SELP, entretanto aumentaram a de VCAM1. A ezetimiba reduziu a expressão de RNAm do IL1B. Entretanto as expressões de SELE, MMP9, IL6 e MMP9 não foram afetadas pelos tratamentos. A expressão das proteínas ICAM-1 e P-Selectina, na superfície de células HUVEC, foi diminuída pelo tratamento com as estatinas, mas não pela ezetimiba. Da mesma forma, a secreção das citocinas IL-6 e MCP-1 foram reduzidas pelas estatinas, entretanto a secreção de IL-8 não foi modificada por nenhum dos tratamentos. A expressão de NOS3 e a liberação de NO em células HUVEC foi aumentada pelas estatinas, porém não foi estimulada pela ezetimiba. Entretanto, os efeitos antiinflamatórios exercidos pelas estatinas foram independentes dessa via devido a que estes efeitos foram mantidos em células HUVEC com NOS3 silenciado por interferência de RNAm. Apesar de que o efeito sobre ICAM-1 e MCP-1 foi atenuado quando as células foram simultaneamente tratadas com L-NAME, os efeitos das estatinas parecem ser independentes da liberação de NO. As estatinas e a ezetimiba reduziram a expressão do miR-221, em células HUVEC. A expressão do miR-222 foi reduzida só pelo tratamento com atorvastatina. A expressão do miR-1303 não foi modulada pelos tratamentos hipolipemiantes. Em pacientes HC, a terapia de associação da sinvastatina e ezetimiba demonstrou melhorar o perfil lipídico de forma mais efetiva que ambas monoterapias. Da mesma forma, o tratamento combinado resultou em maior beneficio pela redução da expressão de RNAm em CMSP e da concentração plasmática das proteínas IL-1 β, MCP-1, IL-8 e TNFα. A expressão de ICAM1 foi diminuída apenas no nível transcricional, entretanto a expressão de RNAm mas não da proteína do TNFα foi também reduzida pela sinvastatina em monoterapia. Não houve modulação de RNAm ou proteínas de outros marcadores estudados no modelo in vivo. Por outro lado, os efeitos anti-inflamatórios observados nos indivíduos HC foram independentes da modulação de PCRus e NO que não foram modificados pelos tratamentos hipolipemiantes. Neste estudo, foram confirmados os propostos efeitos pleiotrópicos das estatinas em modelos células de monócito e endotélio vascular in vitro e em pacientes HC. Por outro lado, apesar de ser menos potente que as estatinas foi mostrado que a inibição da absorção do colesterol tem também um efeito anti-inflamatório. A redução adicional do colesterol causado pela combinação das terapias hipolipemiantes outorga um maior beneficio cardiovascular em pacientes hipercolesterolêmicos. / The inflammatory process has a key role in the genesis and development of atherosclerosis and the endothelial disfunction is considered as a first step in atherogenesis. By inhibiting the hydroxyl-methyl-glutaryl coA reductase (HMGCR)m statins reduce the cholesterol synthesis and isoprenoid generation, which are intermediary products of cholesterol synthesis with important role in posttranscriptional modifications of small GTPases that are involved in endothelial disfunction and vascular inflammation. The ezetimibe is an inhibitor of cholesterol absorption by inhibiting the NPC1L1 protein. To clarify the molecular mechanisms of the inhibition of cholesterol synthesis and absorption modulating inflammatory and cell adhesion biomarkers we used in vitro models of endothelial cells (HUVEC) and monocytes (THP-1), and an in vivo model of peripheral blood mononuclear cells (PBMC) from hypercholesterolemic (HC) patients. The effect of the statins, atorvastatin and simvastatin, and the ezetimibe on mRNA and protein expression of endothelial adhesion molecules and modulators of the inflammatory process, as citokynes and nitric oxide (NO), was analyzed in HUVEC. The effect of these drugs on the expression of monocyte adhesion molecules was also studied in THP-1. The influence of hypolipemiant therapy on the adhesion molecules was also analyzed in PBMC from HC treated with ezetimibe (10 mg/day/4-weeks), simvastatin (10 mg/day/8-weeks) and simvastatin combined with ezetimibe (10 mg each/day/4-weeks). The mRNA expression was evaluated by RT-qPCR. The expression of adhesion molecules on the surface of THP-1 and HUVEC cells was analyzed flow cytometry. The citokynes in the supernatants of HUVEC were quantified using the milliplex technology. The Lipid profile, high-sensivity PCR (hsPCR) and NO were determined by conventional laboratory methods. The role of the NO on the statin-modulation of inflammatory markers was also studied using a model with silenced NOS3 by interference of mRNA and by the use of the inhibitor of NO synthesis, L-NAME. The effect of hypolipemiants on the expression of microRNAs (miRs) 221, miR-222 and miR-1303 was also evaluated in HUVEC using the stem-loom RT-qPCR. Atorvastatin and simvastatin reduced the mRNA and protein expression of the adhesion molecules L-Selectin, PSGL-1 and VLA-4 in THP-1 cells pre-treated with TNFα for 12 h. The ezetimibe reduced the L-Selectin expression only at transcriptional level. In HUVEC, statins diminished IL1B and SELP mRNA expression, whereas VCAM1 was increased. The ezetimibe reduced the IL1B mRNA expression. However, SELE, MMP9, IL6 and MMP9 mRNA expressions were not affected by the treatments. The protein expression of ICAM-1 and P-Selectin on the surface of HUVEC was reduced by statins, but not by the ezetimibe. Similarly, IL-6 and MCP-1 secretion were reduced by statins, whereas IL-8 secretion was not modified by the treatments. The NO release and NOS3 expression in HUVEC was increased by the statins, however it was not stimulated by ezetimibe. Moreover, the anti-inflammatory statin effects were independent of this pathway due to statin effects were maintained in HUVEC with silenced NOS3. Although the statin effect on ICAM-1 and MCP-1 were attenuated by L-NAME co treatment, the statin effects seem to be independent of NO release. Statins and ezetimibe reduced miR221 in HUVEC. miR-222 expression was reduced only by atorvastatin. miR-1303 was not affected by the treatments. In HC patients, the improvement of the lipid profile simvastatin combined with ezetimibe was more efficient than both monotherapies. Similarly, the association therapy was better in reducing the mRNA expression in PBMC and plasma concentration of IL-1β, MCP-1, IL-8 and TNFα. ICAM1 expression was reduced only at transcriptional level, whereas mRNA but not protein expression of TNFα was also reduced by the simvastatin monotherapy. There was no modulation mRNA or protein expression of other studied markers in the in vivo model. Additionally, the anti-inflammatory effects observed in the HC were independent of PCRus or NO modulation, which were not altered by the hypolipemiant treatments. In this study, the proposed plitropic effects of statins were confirmed in monocytes and endothelial cells in vitro and in HC patients. Moreover, although it was less potent than statins, an anti-inflammatory effect was also observed for the inhibition of cholesterol absorption. An additional reduction of the cholesterol caused by combined hypolipemiant therapies gives a greater cardiovascular beneffict in hypercholesterolemic patients.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Hypercholesterolemia is a metabolic disease characterized by high levels of serum low density lipoproteins and total cholesterol, associated with the inflammatory disorders, the migration of monocytes and T cells and with an endothelial dysfunction. The purinergic signaling system plays an important role in the modulation of inflammatory and immune response by extracellular biomolecules such as adenine nucleotides and their derived nucleoside adenosine, which are essential for the initiation and maintenance of response inflammatory. The effects of these molecules are promoted by the action of purinergic receptors specifics and controlled by ectoenzymes, in cell surface. Based on these principles, this study investigated the effect of guaraná on the activity of the E-NTPDase and E-ADA in lymphocytes, as well as analyze the biochemical parameters in rats with induced hypercholesterolemia by diet. The rats were divided in eight groups, of which four were induced hypercholesterolemia and the other four groups received normal diet. The animals in each diet were subdivided according treatment, saline, guaraná 12.5, 25 and 50 mg/kg/day orally for 30 days. There was observed an increase in 74% in ATP hydrolysis by E-NTPDase activity in lymphocytes of rats with hypercholesterolemia treated at doses of 25 and 50 mg/kg/day when compared with all other groups. However, E-NTPDase activity was not altered when used ADP as substrate for these three doses. Moreover, the hypercholesterolemic group treated with the higher concentration showed higher decreased of about 70% in E-ADA activity than the other normal diet groups. Was also observed that the guaraná was able to reduce to basal levels, total cholesterol and LDL-C in hypercholesterolemic rats. In addition, the guaraná in high concentrations when associated with hypercholesterolemic diet was able to increase the ATP hydrolysis and decrease the E-ADA activity in lymphocytes, contributing to reducing the inflammatory process. Although requiring further study, guaraná could be used as a complementary therapy for the benefit of people with hypercholesterolemia. / A hipercolesterolemia é uma doença metabólica caracterizada por elevados níveis séricos de lipoproteínas de baixa densidade e de colesterol total, associada com desordens inflamatórias, com a migração de monócitos e linfócitos T e com disfunção endotelial. O sistema de sinalização purinérgica desempenha um papel importante na modulação das respostas inflamatórias e imunes através de biomoléculas extracelulares, como os nucleotídeos de adenina e seu derivado, o nucleosídeo adenosina, que são indispensáveis para a iniciação e manutenção de respostas inflamatórias. Os efeitos de tais moléculas são promovidos pela ação dos receptores purinérgicos específicos e controlados por ectoenzimas, na superfície das células. Com base nestes princípios, este estudo investigou o efeito do guaraná sobre a atividade da E-NTPDase e da E-ADA nos linfócitos, assim como analisar os parâmetros bioquímicos, de ratos com hipercolesterolemia induzida por dieta. Os ratos foram divididos em oito grupos, quatro foram induzidos à hipercolesterolemia e os outros quatro grupos receberam dieta normal. Os animais de cada dieta foram subdivididos de acordo com o tratamento, sendo utilizado solução salina, guaraná 12.5, 25 e 50 mg/kg/dia via oral, durante 30 dias. Observou-se um aumento em 74% na hidrólise de ATP na atividade da E-NTPDases de ratos com hipercolesterolemia, tratados com doses de 25 e 50 mg/kg/dia, quando comparados com todos os outros grupos. Contudo, a atividade da E-NTPDase não foi alterada quando utilizado ADP como substrato, para os ratos tratados nas três doses. No entanto, o grupo hipercolesterolêmico tratado com a maior concentração, apresentou maior diminuição na atividade da E-ADA, cerca de 70%, quando comparado com os outros grupos que receberam dieta normal. Também foi observado que o guaraná foi capaz de reduzir aos níveis basais, o colesterol total e LDL-C em ratos hipercolesterolêmicos. Em conclusão, o guaraná em concentrações elevadas quando associado com a dieta hipercolesterolêmica, foi capaz de aumentar a hidrólise do ATP e diminuir a atividade da E-ADA nos linfócitos, contribuindo para a redução do o processo inflamatório. Embora careça de maiores estudos, o guaraná poderia ser utilizado como uma terapia complementar em benefício de pessoas com hipercolesterolemia.

Most types of hypercholesterolemia are of polygenic origin. Some genes related to hypercholesterolemia are known, although all genes responsible for cholesterolemia regulation have not been characterised yet. To identify these new genes, animal models with spontaneous defects in cholesterol metabolism could be very useful. Moreover, a number of variations and polymorphisms have been found to influence blood cholesterol levels in humans. Some may also affect cholesterolemia responsiveness to dietary fat. The Prague hereditary hypercholesterolemic (PHHC) rat is a unique model of hypercholesterolemia induced by dietary cholesterol alone (without administration of cholic acid or thyrotoxic drugs). It exhibits modestly increased cholesterolemia when fed chow and responds to a diet containing cholesterol with a several-fold increase of cholesterolemia to concentrations comparable to those observed in hypercholesterolemic patients. Hypercholesterolemia in this model is characterised by accumulation of very low density lipoproteins (VLDL) and intermediate density lipoproteins (IDL) enriched by cholesterol. In an experiment with tyloxapol (an inhibitor of lipoprotein lipase) we found that PHHC rats on a cholesterol diet incorporated twice as much cholesterol into VLDL as Wistar rats, although liver...

Familial hypercholesterolemia (FH) is an autosomal dominant disorder in which the primary defect is a mutation in the LDL receptor. Heterozygous FH is among the most common inborn errors of metabolism and remains as the best example of an inherited defect causing premature coronary artery disease (CAD). This thesis describes the physical and biochemical characteristics of heterozygous FH in a large cohort consisting of 208 women and 156 men. The influence of both genetic and environmental factors on the clinical expression of FH were investigated to better understand the phenotypic variation within FH and thus improve the prediction and treatment of CAD in affected individuals. The general incidence of CAD in this population was lower compared to previous reports but the differences between the sexes were expected. It was shown that men had a much higher frequency of CAD (31%) compared to women (13%) despite having lower concentrations of total and LDL cholesterol. In addition, the average age of onset of coronary symptoms was delayed in females, 55 years compared to 48 years for males. A greater risk of developing CAD for men was associated with low levels of HDL cholesterol and a history of smoking. In women, however, CAD was associated with elevated triglyceride levels and the presence of hypertension. In order to efficiently assess the influence of the co-inheritance of the apolipoprotein E polymorphism in this large FH population, a novel apo E phenotyping procedure was developed. Phenotypes were determined directly from plasma which was neuraminidase treated, delipidated and focused in polyacrylamide minigels. The accuracy of this method was confirmed by making a comparison to the established procedure of phenotyping by isoelectric focusing of delipidated VLDL. The low cost, speed and simplicity of the minigel methodology provided ideal conditions to phenotype a large patient population. The frequencies of the ɛ2, ɛ3 and ɛ4 alleles of apolipoprotein E in 125 unrelated FH subjects did not differ significantly from the normal population. In addition, there was no apparent relationship between apo E4 and the concentration of any of the parameters in the plasma lipid profile. However, the presence of the E2 isoform was associated with significantly elevated triglycerides in both sexes. From this study, it is evident that the mutant FH gene exerts its effect within a system of interacting environmental and polygenic factors that are known to modify atherosclerotic risk. It has been established that the dissimilarity in the frequency of CAD between men and women is related to differences between the impact of known risk factors and the incidence of CAD. Therefore, the importance of the influence of these risk factors and the differences between men and women should be emphasized when treating and predicting the development of CAD in patients with FH. / Medicine, Faculty of / Pathology and Laboratory Medicine, Department of / Graduate

Orientadores: Anibal Eugênio Vercesi, Helena Coutinho Franco de Oliveira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciências Médicas / Made available in DSpace on 2018-08-24T11:59:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Marques_AnaCarolina_M.pdf: 1109688 bytes, checksum: 76a66df390130e764ca54b415b0756b4 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Os camundongos hipercolesterolêmicos (LDLr-/-) provenientes do Jackson Laboratory são modelos experimentais valiosos para o estudo da aterosclerose. Estes animais apresentam elevadas taxas de lipogênese, processo que consome grandes quantidades de NADPH. Pesquisas recentes revelaram que esta linhagem possui, além da deleção do gene do receptor de LDL, uma mutação no gene da NADP- transidrogenase (NNT). A falta da NNT pode gerar estresse oxidativo devido ao fornecimento deficiente de NADPH mitocondrial. O objetivo deste trabalho foi investigar a participação da elevação da lipogênese e da deficiência de NNT sobre o estado redox mitocondrial e suscetibilidade à transição de permeabilidade mitocondrial (TPM). Para tanto foram comparadas três linhagens de camundongos: LDLr-/- (deficiente do receptor de LDL e da NNT), C57BL6/J (deficiente apenas da NNT) e C57BL6/JUnib (controle). Foram avaliados: o controle respiratório mitocondrial (consumo de oxigênio), o estado redox de NAD(P) (fluorimetria), a susceptibilidade à transição de permeabilidade mitocondrial induzida por cálcio (inchamento e dissipação do potencial elétrico de membrana (??) sensíveis à ciclosprina A e a geração de peróxido de hidrogênio (H2O2) (Amplex red®) em mitocôndrias isoladas de coração e fígado. Observamos que não houve diferenças significativas nos parâmetros respiratórios mitocondriais nos dois tecidos das três linhagens estudadas. Como esperado, as mitocôndrias dos camundongos LDLr-/- e C57BL6/J não podem sustentar o estado reduzido de NADPH in vitro, uma vez que são deficientes de NNT. Observamos que houve diferenças significativas entre as 3 linhagens quanto à TPM da seguinte maneira: LDLr-/- > C57BL6/J > C57BL6/JUnib (controle) em mitocôndrias isoladas de fígado (inchamento e dissipação de ??) e em mitocôndrias de coração (??). Além disso, a produção de H2O2 por mitocôndrias hepáticas seguiu o mesmo padrão, sendo LDLr-/- > C57BL6/J > C57BL6/JUnib (controle). Em conjunto, estes resultados indicam que a maior suscetibilidade à TPM das mitocôndrias de camundongos LDLr-/- está correlacionada com diminuição de NADPH, tanto por aumento de consumo (devido a elevada lipogênese) quanto por diminuição de sua produção (deficiência em NNT) / Abstract: Hypercholesterolemic LDL receptor knockout mice (LDLr-/-) from Jackson Laboratory are valuable experimental models to study atherosclerosis development. These mice exhibit high rates of lipogenesis, a process that consumes large amounts of NADPH. It was recently discovered that the mice strain used to produce the LDLr-/- also carries a homozygous NADP-transhydrogenase (NNT) mutation. Loss of NNT may cause oxidative stress due to a poor supply of mitochondrial NADPH. The objective of this study was to investigate the role of elevated lipogenesis and NNT deficiency on the mitochondrial redox status and susceptibility to mitochondrial permeability transition (MPT). Three mice strains were compared: LDLr-/- mice (deficient of both LDL receptor and NTT), C57BL6/J (deficient in NNT only) and the wild type control mice C57BL6/JUnib. We evaluated the mitochondrial respiratory control (oxygen consumption), the NAD(P) redox status (fluorimetry), the susceptibility to calcium induced mitochondrial permeability transition (swelling and dissipation of membrane potential (??) sensitive to cyclosporin A) and the generation of H2O2 (Amplex red®) in isolated heart and liver mitochondria. We observed no significant differences in mitochondrial respiratory parameters in both tissues of the three mice strains studied. As expected, the mitochondria of LDLr-/- and C57BL6/J mice cannot maintain the NADP in the reduced state in vitro, since they are deficient in NNT. Regarding the susceptibility to MPT, we observed significant differences among mitochondria from the 3 strains, as follows: LDLr-/- > C57BL6/J > C57BL6/JUnib (control) in isolated liver mitochondria (swelling and potential dissipation) and in heart mitochondria potential dissipation). Furthermore, the production of H2O2 by the liver mitochondria followed the same MPT pattern: LDLr-/- > C57BL6/J > C57BL6/JUnib (control). Together, these results indicated that the greater susceptibility of LDLr-/- mitochondria to MPT is correlated with decreased NADPH which is explained by both increased consumption (due to high lipogenesis) and decreased production (deficiency NNT) / Mestrado / Biologia Estrutural, Celular, Molecular e do Desenvolvimento / Mestra em Ciências

A aterosclerose é uma doença inflamatória crônica e proliferativa que tem início quando fatores de risco alteram o endotélio vascular. As partículas da nanoemulsão lipídica LDE concentram-se em sítios inflamatórios e de intensa proliferação celular, como acontece nas lesões ateroscleróticas. A carmustina, um fármaco antiproliferativo usado na quimioterapia do câncer, não foi ainda explorada no tratamento da aterosclerose. Em trabalhos anteriores, mostrou-se que a associação com a LDE reduz drasticamente a toxicidade da carmustina, o que já foi demonstrado em pacientes com câncer avançado. O propósito do estudo é avaliar se a carmustina associada à LDE pode promover o efeito antiproliferativo nas lesões ateroscleróticas induzidas em coelhos. No presente trabalho, dezoito coelhos machos da raça New Zealand, receberam dieta rica em colesterol a 1% durante 8 semanas. Depois de 4 semanas foram divididos em dois grupos: grupo controle, que recebeu injeção endovenosa contendo apenas solução salina e grupo tratado, que recebeu LDE-carmustina na dose de 4mg/Kg semanalmente durante 4 semanas. Foram avaliados perfil hematológico, lipídico, bioquímico, ponderal e o consumo de ração. Após a eutanásia, foram medidas as lesões ateroscleróticas macroscópicas. Em seguida, o arco aórtico foi analisado por morfometria e por imunohistoquímica. Observou-se que não houve diferença no perfil ponderal e no consumo de ração entre os grupos de estudo. Não houve toxicidade hematológica, hepática e renal no grupo tratado. No perfil lipídico, ao final do estudo, as concentrações de colesterol total, não HDL-C e triglicerídeos aumentaram em todos os grupos. Portanto, o tratamento com LDE-carmustina inibiu as lesões ateroscleróticas em aproximadamente 90%, comparado ao grupo controle. LDE-carmustina também reduziu a presença de macrófagos, de células de músculo liso e das células reguladoras de linfócitos T na íntima arterial, bem como a expressão protéica de MMP9, das citocinas inflamatórias e dos receptores de lipoproteínas. O tratamento da aterosclerose induzida em coelho com LDE-carmustina resultou em marcante redução das lesões na aorta, da proliferação e invasão da íntima por macrófagos e células musculares lisas, características da doença, além dos fatores inflamatórios. Tendo em vista que, associada à LDE, a carmustina tem baixa toxicidade, a nova preparação LDE-carmustina tem grande potencial para a terapêutica das doenças cardiovasculares de natureza aterosclerótica / Atherosclerosis is a chronic inflammatory and proliferative disease that starts when risk factors alter vascular endothelium. The particles of the lipid nanoemulsion LDE concentrate on inflammatory sites and with intense cell proliferation, as occurs in atherosclerotic lesions. The carmustine, an antiproliferative drug used in cancer chemotherapy has not yet been explored for the treatment of atherosclerosis. In previous work, we showed that the association with LDE drastically reduces toxicity of carmustine, which has been demonstrated in patients with advanced cancer. The purpose of this study is to evaluate whether carmustine associated with LDE can promote antiproliferative effect on atherosclerotic lesions induced in rabbits. In this study, eighteen male New Zealand rabbits were given a diet rich in cholesterol 1% for 8 weeks. After 4 weeks they were divided into two groups: control group, which received an intravenous injection containing only saline and treated group receiving LDE-carmustine dose of 4 mg/kg weekly for 4 weeks. Hematology, lipid, biochemical, weight profile and feed intake were evaluated. After euthanasia, macroscopic atherosclerotic lesions were measured. Then, the aortic arch was analyzed by morphology and by immunohistochemistry. It was observed that there was no difference in weight and profile in feed intake between the study groups. There were not hematological, hepatic and renal toxicity in the treated group. Lipid profile at the end of the study, the concentrations of total cholesterol, non-HDL-C and triglycerides increased in all groups. Therefore, treatment with LDE-carmustine inhibit atherosclerotic lesions in approximately 90%, compared to the control group. LDE-carmustine also reduced the presence of macrophages, smooth muscle cells and regulatory T cells in the arterial intima as well as the protein expression of MMP9, inflammatory cytokines and lipoprotein receptors. Treatment of rabbits with induced atherosclerosis LDE-carmustine resulted in marked reduction of lesions in the aorta, proliferation and invasion by macrophages and intimal smooth muscle cells, disease characteristics, in addition to inflammatory factors. Given that, associated with LDE, carmustine has low toxicity, the new formulation LDE-carmustine has great potential for the therapy of atherosclerotic cardiovascular disease nature

INTRODUÇÃO: O consumo moderado de vinho tinto está inversamente associado ao desenvolvimento de doença cardiovascular. Efeitos do vinho tinto no sistema nervoso simpático e na reatividade vascular não estão totalmente esclarecidos. MÉTODOS: Foi avaliada a atividade simpática do nervo muscular e a dilatação mediada pelo fluxo na artéria braquial por ultrassom em 10 indivíduos hipercolesterolêmicos, 9 hipertensos e 7 controles antes e após o consumo de vinho tinto durante 15 dias. Medidas hemodinâmicas foram realizadas com Finometer: pressão arterial sistólica, diastólica, freqüência cardíaca, débito cardíaco e resistência vascular sistêmica foram calculados continuamente durante a microneurografia. Para avaliação da atividade simpática, utilizou-se punção de nervo fibular - esta foi medida como bursts/min durante período basal, teste do gelo e exercício estático com 30% da contração voluntária máxima. RESULTADOS: Após 15 dias de vinho tinto, a atividade simpática aumentou de forma significante em hipertensos e hipercolesterolêmicos (p < 0,05); porém, a dilatação mediada pelo fluxo aumentou somente em hipercolesterolêmicos (p < 0,05). As pressões arteriais sistólica e diastólica não apresentaram mudança significante. Não houve mudança na freqüência cardíaca. Houve aumento do débito cardíaco em controles, diminuição da resistência arterial sistêmica durante o gelo em controles no período basal. CONCLUSÃO: O consumo de vinho tinto aumentou a atividade simpática em hipertensos e hipercolesterolêmicos; porém, somente estes experimentaram melhoria da função endotelial, o que sugere diferentes mecanismos na regulação da função endotelial. / Introduction: Moderate red wine intake is inversely associated with development of cardiovascular disease. Red wine effects in sympathetic activity and vascular reactivity are not fully understood. Methods: Muscle sympathetic nerve activity and flow mediated dilatation of brachial artery by ultrasound were evaluated in 10 hypercholesterolemic, 9 hypertensive, and 7 controls subjects before and after red wine intake during 15 days. Hemodynamic measures were done with Finometer: arterial blood pressure, heart rate, cardiac output, and systemic vascular resistance were assessed during mycroneurography. The sympathetic activity was evaluated during baseline, cold test and isometric exercise. Results: After 15 days of red wine intake, sympathetic activity increased significantly in hypertensives and hypercholesterolemics (p < 0.05). On the other hand, flow mediated dilation increased after red wine only in hypercholesterolemics (p < 0.05). Systolic and diastolic blood pressure as well as heart rate did not change significantly. Cardiac output increased in controls and systemic vascular resistance decreased during cold test in controls. Conclusion: There were similar increases in sympathetic activity in hypertensive and hypercholesterolemic subjects; however, endothelial function was restored only in the latter group, which suggests different mechanisms regulating endothelial function.

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