Stavudine (d4T), a nucleoside reverse transcriptase inhibitor (NRTI) used to treat infection by the human immunodeficiency virus (HIV), is associated with the development of peripheral neuropathy and pain in HIV-positive patients. The mechanisms of this toxic neuropathy are poorly understood, primarily due to a lack of relevant animal models of the neuropathological process initiated by d4T. I investigated whether daily oral or subcutaneous administration of d4T produces neuropathological changes. Compared to previous descriptions of mechanical hypersensitivity induced by daily oral administration of d4T to rats at a dose of 50 mg.kg-1over a four week period, I found that this dosing regimen did not result in hyperalgesia to blunt and punctuate mechanical stimuli applied to the gastrocnemeus muscle. In agreement with the lack of hyperalgesia, oral administration of d4T at 50 mg.kg-1 over a four week period did not induce significant myelinated nerve fibre loss or morphological changes in the sciatic nerve. I then investigated whether administering 100 mg.kg-1 d4T subcutaneously, and therefore avoiding first-pass metabolism, to rats for four weeks causes hyperalgesia and neuropathological changes in nerve morphology. Daily subcutaneous injections of d4T at 100 mg.kg-1 over a four week period did not induce the development of hyperalgesia to a punctate mechanical stimulus applied to the tail or significant neuropathology. My studies demonstrate that multiple administrations of d4T at 50 mg.kg-1 orally or 100 mg.kg-1 subcutaneously over a four week period do not induce hyperalgesia or nerve fibre pathology in rats. Thus, developing a robust animal model of d4T-induced neuropathy may be challenging in the absence of HIV-infection, such that occurs in infected patients. Key words: HIV, ART, d4T, hypernociception

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / Os polissacarÃdeos sulfatados (PS) de algas marinhas sÃo reconhecidos como molÃculas biologicamente ativas. Este estudo teve como objetivo avaliar os efeitos de uma fraÃÃo polissacarÃdica sulfatada da alga marinha vermelha Solieria filiformis em modelos clÃssicos de nocicepÃÃo e inflamaÃÃo aguda e no modelo experimental de artrite induzida por zymosan na articulaÃÃo temporomandibular de ratos. No fracionamento dos PS totais em coluna de DEAE-celulose foram obtidas duas fraÃÃes de PS (F I-0,5M e F II-0,75M), das quais a fraÃÃo F I mostrou o maior rendimento de PS. A anÃlise por cromatografia de permeaÃÃo em gel das fraÃÃes (F I e F II) apresentou picos heterogÃneos e de elevada massa molar (1,12 x 105 e 2,95 x 105 g/mol, respectivamente). As fraÃÃes foram caracterizadas estruturalmente por espectroscopia na regiÃo do infravermelho e identificadas como kappa- e iota-carragenanas, respectivamente. Camundongos Swiss machos prÃ-tratados com F I (1; 3 ou 9 mg/kg; i.v.), 30 min antes de receberem a injeÃÃo de Ãcido acÃtico (0,8%), formalina (1%) ou 30 min antes do estÃmulo tÃrmico, apresentaram resposta antinociceptiva (p<0,05) nas contorÃÃes induzidas por Ãcido acÃtico e na segunda fase do teste da formalina, mas nÃo aumentou o tempo de reaÃÃo no teste da placa quente, sugerindo que sua aÃÃo antinociceptiva ocorre atravÃs de um mecanismo perifÃrico. F I (1; 3 ou 9 mg/kg; s.c.) nÃo mostrou efeito anti-inflamatÃrio significativo quando administrada, 1h antes dos agentes flogÃsticos carragenana (500 Âg/pata; 100 ÂL) ou dextrana (400 Âg/pata; 100 ÂL), em ratos Wistar machos. AlÃm disso, a atividade da mieloperoxidase revelou uma acumulaÃÃo de neutrÃfilos marcados na pata em resposta ao tratamento com F I (1; 3 ou 9 mg/kg; 100 ÂL/pata). Nos ensaios da artrite induzida por Zy, os animais receberam F I (1; 3 ou 9 mg/kg; s.c.) 1 hora antes da induÃÃo da artrite (2 mg Zy/articulaÃÃo; 40 ÂL) na articulaÃÃo temporomandibular (ATM) esquerda dos ratos. Como grupos controles, os animais receberam salina estÃril (40 ÂL; i.art.) ou indometacina (5 mg/kg; s.c.). A hipernocicepÃÃo mecÃnica na ATM foi avaliada atravÃs do aparelho von Frey elÃtrico nos tempos basal e 4 horas apÃs induÃÃo da artrite. Na 6a hora, os animais foram eutanasiados e suas ATM lavadas para coleta do lavado articular e realizaÃÃo da contagem total de cÃlulas. Posteriormente, as ATM foram removidas para as anÃlises histolÃgicas e extraÃÃo do RNAm de COX-2, TNF-&#945;, IL-1&#946; e HO-1. O prÃ-tratamento com F I (1, 3 ou 9 mg/kg; s.c.) promoveu a reduÃÃo da hiperalgesia facial na ordem de 69; 66,6 e 78,08%, respectivamente, quando comparado ao grupo Zy. Entretanto, F I (1, 3 ou 9 mg/kg; s.c.) nÃo reduziu a inflamaÃÃo na ATM, potencializando a expressÃo relativa do RNAm de COX-2, TNF-&#945;, IL-1&#946; e HO-1. Finalmente, F I (9 mg/kg; i.p.) nÃo apresentou sinais de toxicidade quando administrada em camundongos. Portanto, a F I da alga marinha S. filiformis, mostrou-se como uma importante ferramenta biotecnolÃgica no desenvolvimento de novos agentes farmacolÃgicos, sem efeitos adversos importantes nos modelos experimentais estudados. / The sulfated polysaccharides (SP) of seaweed are recognized as biologically active molecules. This study aimed to evaluate the effects of a sulfated polysaccharide from red seaweed Solieria filiformis in classical models of nociception and acute inflammation in the experimental model of arthritis induced by zymosan in the temporomandibular joint of rats. In fractionation of the total SP by column of DEAE-cellulose were obtained two fractions of SP (F I-0.5 M and F II-0.75 M), in which the fraction F I presented the highest yield of SP. The analysis by gel permeation chromatography of the fractions (F I and F II) showed heterogeneous peaks with high molecular mass (1.12 x 105 and 2.95 x 105 g/mol, respectively). The fractions were structurally characterized by Fourier transformed infrared and identified as kappa - and iota- carrageenans, respectively. Male Swiss mice pretreated with F I (1; 3 or 9 mg/kg; i.v.) 30 min before receiving an injection of 0.8% acetic acid, 1% formalin or 30 min prior to a thermal stimulation showed antinociceptive response (p<0.05) in acetic acid-induced writhing and in the second phase of the formalin test, but did not increase the reaction time in the hot plate test, suggesting that antinociceptive effect occurs through a peripheral mechanism. F I (1; 3 or 9 mg/kg; sc) showed no significant anti-inflammatory effect when administered 1 hour before the flogistic agents carrageenan (500 Âg/paw; 100 ÂL) or dextran (400 Âg/paw; 100 ÂL) in male Wistar rats. In addition, the myeloperoxidase activity revealed a marked neutrophil accumulation in the paw in response to treatment with F I (1, 3 or 9 mg/kg, 100 ÂL/paw). In the assays of arthritis induced by Zy, the animals received F I (1; 3 or 9 mg/kg; s.c.) 1 hour before induction of arthritis (Zy 2 mg/joint; 40 uL) into the left temporomandibular joint (TMJ). As control groups, the animals received saline (40 ÂL; i.art.) or indomethacin (5 mg/kg; s.c.). Mechanical hypernociception in the TMJ was evaluated by von Frey electric apparatus in the basal time and 4 hours after induction of arthritis. At the 6th hour, the rats were euthanized and the TMJ cavity was washed to collect the synovial fluid and excised for histological analysis, and extraction of the mRNA from COX-2, TNF-&#945;, IL-1&#946; and HO-1. Pretreatment with F I (1, 3 or 9 mg/kg; s.c.) caused a reduction of facial hyperalgesia of 69, 66.6 and 78.08% respectively, compared to group Zy. However, F I (1; 3 or 9 mg/kg; s.c.) did not reduce the inflammation in the TMJ, increasing the relative expression of mRNA for COX-2, TNF-&#945;, IL-1&#946; and HO-1. Finally, F I (9 mg/kg; i.p.) did not show significant signs of toxicity when administrated in mice. Therefore, the F I of seaweed S. filiformis, showed to be an important biotechnological tool in the development of new pharmacological agents, without significant adverse effects in experimental models studied.

ARAÚJO, Ianna Wivianne Fernandes de. Estudo dos efeitos de um polissacarídeo sulfatado isolado da alga marinha Solieria filiformis sobre os modelos de nocicepção e inflamação. 2012. 210 f : Tese (doutorado) - Universidade Federal do Ceará, Centro de Ciências, Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia -Renorbio, Fortaleza-CE, 2012. / Submitted by demia Maia (demiamlm@gmail.com) on 2016-05-23T13:47:05Z No. of bitstreams: 1 2012_tese_iwfaraújo.pdf: 9567249 bytes, checksum: f951e8389e32dadf69f22ac60a32007b (MD5) / Approved for entry into archive by demia Maia (demiamlm@gmail.com) on 2016-05-23T13:47:56Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2012_tese_iwfaraújo.pdf: 9567249 bytes, checksum: f951e8389e32dadf69f22ac60a32007b (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-23T13:47:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2012_tese_iwfaraújo.pdf: 9567249 bytes, checksum: f951e8389e32dadf69f22ac60a32007b (MD5) Previous issue date: 2012 / The sulfated polysaccharides (SP) of seaweed are recognized as biologically active molecules. This study aimed to evaluate the effects of a sulfated polysaccharide from red seaweed Solieria filiformis in classical models of nociception and acute inflammation in the experimental model of arthritis induced by zymosan in the temporomandibular joint of rats. In fractionation of the total SP by column of DEAE-cellulose were obtained two fractions of SP (F I-0.5 M and F II-0.75 M), in which the fraction F I presented the highest yield of SP. The analysis by gel permeation chromatography of the fractions (F I and F II) showed heterogeneous peaks with high molecular mass (1.12 x 105 and 2.95 x 105 g/mol, respectively). The fractions were structurally characterized by Fourier transformed infrared and identified as kappa - and iota- carrageenans, respectively. Male Swiss mice pretreated with F I (1; 3 or 9 mg/kg; i.v.) 30 min before receiving an injection of 0.8% acetic acid, 1% formalin or 30 min prior to a thermal stimulation showed antinociceptive response (p<0.05) in acetic acid-induced writhing and in the second phase of the formalin test, but did not increase the reaction time in the hot plate test, suggesting that antinociceptive effect occurs through a peripheral mechanism. F I (1; 3 or 9 mg/kg; sc) showed no significant anti-inflammatory effect when administered 1 hour before the flogistic agents carrageenan (500 µg/paw; 100 µL) or dextran (400 µg/paw; 100 µL) in male Wistar rats. In addition, the myeloperoxidase activity revealed a marked neutrophil accumulation in the paw in response to treatment with F I (1, 3 or 9 mg/kg, 100 µL/paw). In the assays of arthritis induced by Zy, the animals received F I (1; 3 or 9 mg/kg; s.c.) 1 hour before induction of arthritis (Zy 2 mg/joint; 40 uL) into the left temporomandibular joint (TMJ). As control groups, the animals received saline (40 µL; i.art.) or indomethacin (5 mg/kg; s.c.). Mechanical hypernociception in the TMJ was evaluated by von Frey electric apparatus in the basal time and 4 hours after induction of arthritis. At the 6th hour, the rats were euthanized and the TMJ cavity was washed to collect the synovial fluid and excised for histological analysis, and extraction of the mRNA from COX-2, TNF-α, IL-1β and HO-1. Pretreatment with F I (1, 3 or 9 mg/kg; s.c.) caused a reduction of facial hyperalgesia of 69, 66.6 and 78.08% respectively, compared to group Zy. However, F I (1; 3 or 9 mg/kg; s.c.) did not reduce the inflammation in the TMJ, increasing the relative expression of mRNA for COX-2, TNF-α, IL-1β and HO-1. Finally, F I (9 mg/kg; i.p.) did not show significant signs of toxicity when administrated in mice. Therefore, the F I of seaweed S. filiformis, showed to be an important biotechnological tool in the development of new pharmacological agents, without significant adverse effects in experimental models studied. / Os polissacarídeos sulfatados (PS) de algas marinhas são reconhecidos como moléculas biologicamente ativas. Este estudo teve como objetivo avaliar os efeitos de uma fração polissacarídica sulfatada da alga marinha vermelha Solieria filiformis em modelos clássicos de nocicepção e inflamação aguda e no modelo experimental de artrite induzida por zymosan na articulação temporomandibular de ratos. No fracionamento dos PS totais em coluna de DEAE-celulose foram obtidas duas frações de PS (F I-0,5M e F II-0,75M), das quais a fração F I mostrou o maior rendimento de PS. A análise por cromatografia de permeação em gel das frações (F I e F II) apresentou picos heterogêneos e de elevada massa molar (1,12 x 105 e 2,95 x 105 g/mol, respectivamente). As frações foram caracterizadas estruturalmente por espectroscopia na região do infravermelho e identificadas como kappa- e iota-carragenanas, respectivamente. Camundongos Swiss machos pré-tratados com F I (1; 3 ou 9 mg/kg; i.v.), 30 min antes de receberem a injeção de ácido acético (0,8%), formalina (1%) ou 30 min antes do estímulo térmico, apresentaram resposta antinociceptiva (p<0,05) nas contorções induzidas por ácido acético e na segunda fase do teste da formalina, mas não aumentou o tempo de reação no teste da placa quente, sugerindo que sua ação antinociceptiva ocorre através de um mecanismo periférico. F I (1; 3 ou 9 mg/kg; s.c.) não mostrou efeito anti-inflamatório significativo quando administrada, 1h antes dos agentes flogísticos carragenana (500 µg/pata; 100 µL) ou dextrana (400 µg/pata; 100 µL), em ratos Wistar machos. Além disso, a atividade da mieloperoxidase revelou uma acumulação de neutrófilos marcados na pata em resposta ao tratamento com F I (1; 3 ou 9 mg/kg; 100 µL/pata). Nos ensaios da artrite induzida por Zy, os animais receberam F I (1; 3 ou 9 mg/kg; s.c.) 1 hora antes da indução da artrite (2 mg Zy/articulação; 40 µL) na articulação temporomandibular (ATM) esquerda dos ratos. Como grupos controles, os animais receberam salina estéril (40 µL; i.art.) ou indometacina (5 mg/kg; s.c.). A hipernocicepção mecânica na ATM foi avaliada através do aparelho von Frey elétrico nos tempos basal e 4 horas após indução da artrite. Na 6a hora, os animais foram eutanasiados e suas ATM lavadas para coleta do lavado articular e realização da contagem total de células. Posteriormente, as ATM foram removidas para as análises histológicas e extração do RNAm de COX-2, TNF-α, IL-1β e HO-1. O pré-tratamento com F I (1, 3 ou 9 mg/kg; s.c.) promoveu a redução da hiperalgesia facial na ordem de 69; 66,6 e 78,08%, respectivamente, quando comparado ao grupo Zy. Entretanto, F I (1, 3 ou 9 mg/kg; s.c.) não reduziu a inflamação na ATM, potencializando a expressão relativa do RNAm de COX-2, TNF-α, IL-1β e HO-1. Finalmente, F I (9 mg/kg; i.p.) não apresentou sinais de toxicidade quando administrada em camundongos. Portanto, a F I da alga marinha S. filiformis, mostrou-se como uma importante ferramenta biotecnológica no desenvolvimento de novos agentes farmacológicos, sem efeitos adversos importantes nos modelos experimentais estudados.

A dor neuropática pode ser causada por lesões e/ou disfunções no sistema somatossensorial. Nestes tipos de dores, alterações plásticas ao longo de todo o sistema sensorial nociceptivo estão associadas à cronificação do processo doloroso. A plasticidade observada pode ser resultante da indução e/ou repressão de genes, os quais geralmente são modulados por fatores de transcrição. Um dos principais fatores de transcrição até então conhecido é a proteína ativadora-1 (AP-1), que pode ser estruturalmente formado principalmente por proteínas das famílias Jun e Fos. Entretanto, na dor neuropática, a participação e o papel do AP-1 não estão bem elucidados. Dessa forma, a hipótese deste trabalho é que a ativação do AP-1 contribua para a indução e/ou manutenção da dor neuropática, através da ativação de células gliais e de proteinocinases ativadas por mitógenos (MAPK) e por indução da produção e liberação de mediadores pró-inflamatórios, bem como de metaloproteinases da matriz extracelular (MMP) na medula espinal. Esses fatores contribuem para sensibilização central causada pela SNI, facilitando a transmissão dolorosa. Assim, a inibição do AP-1 seria uma potencial estratégia terapêutica no tratamento da dor neuropática. Foi utilizado o modelo experimental de dor neuropática de lesão limitada do nervo isquiático (SNI, Spared Nerve Injury) em camundongos, os quais receberam injeção intratecal (i.t.) do inibidor de AP-1, SR11302, ou seu veículo (DMSO, tween® 20 e salina). O tratamento com o inibidor de AP-1 reduziu a hipernocicepção mecânica causada pela SNI, e o perfil de redução sugeriu que esse fator de transcrição esteja relacionado com a manutenção da dor neuropática. No sétimo dia após a SNI, observou-se na medula espinal dos camundongos, ativação da microglia, dos astrócitos e das MAPK, além de aumento na expressão de TNF-, interleucina (IL)-6, IL-1, IL-17A, quimiocina derivada de queratinócito (KC), proteína quimiotáxica de monócitos (MCP-1), óxido nítrico (NO), NO sintase induzível e das MMP-2 e -9. Todos esses eventos estão associados à sensibilização central, portanto, contribuem para a facilitação da transmissão nociceptiva. O tratamento com o inibidor de AP-1 SR11302 impediu, pelo menos parcialmente, a ativação das células gliais e das MAPK e bloqueou o aumento na expressão de todos esses mediadores pró-inflamatórios e das MMPs na medula espinal. Assim, o fator de transcrição AP-1 e, consequentemente, suas vias a jusante (downstream) são potenciais alvos farmacológicos no tratamento da dor neuropática. / Neuropathic pain results from nerve damage or dysfunction, which is associated to the painful process of chronification. This process may include participation of the inducible genes, which may be modulated by transcription factors, including the activator protein-1 (AP-1), which can structurally be formed by proteins from Jun and Fos families. However, the participation and the role of AP-1 neuropathic pain remain unclear. Our hypothesis is that the activation of AP-1 would contribute for the induction and/or maintenance of neuropathic pain, by inducing the glial cells activation and mitogen-activated protein kinases, and by inducing the production/release of pro-inflammatory mediators and extracellular matrix metalloproteinase (MMP) in mices spinal cord. All these factors are contributing to SNI-evoked central sensitization, facilitating pain transmission. Thus, inhibition of AP-1 would be a potential drug target in the treatment of neuropathic pain. The animals received inhalatory anesthesia (2% isoflurane) and were submitted to an experimental model of neuropathic pain Spared Nerve Injury (SNI). The animals were treated intrathecally (i.t.) with AP-1 inhibitor SR11302 or vehicle (DMSO, tween®20 and saline). Treatment with AP-1 inhibitor reduced the SNI-induced mechanical hypernociception, suggesting that this transcription factor is related to the maintenance of neuropathic pain. On the seventh day after SNI, there was in the spinal cord of mice microglia, astrocytes and MAPK activation, increased of expression of TNF-, interleukin (IL)-6, IL-1, IL-17A, keratinocyte-derived chemokine (KC), monocyte chemoattractant protein-1 (MCP-1), nitric oxide (NO) and inducible NO synthase, and increased the expression of MMP-2 and -9. All of these effects are related with central sensitization, thus facilitating nociceptive transmission. However, treatment with SR11302 prevented, at least partially, activation of MAPK and glial cells, as well as prevented the increase in expression of all these pro-inflammatory mediators and MMPs in the spinal cord. Thus, inhibition of AP-1 and hence its way downstream is a potential pharmacological target in the treatment of neuropathic pain.

A dor neuropática pode ser causada por lesões e/ou disfunções no sistema somatossensorial. Nestes tipos de dores, alterações plásticas ao longo de todo o sistema sensorial nociceptivo estão associadas à cronificação do processo doloroso. A plasticidade observada pode ser resultante da indução e/ou repressão de genes, os quais geralmente são modulados por fatores de transcrição. Um dos principais fatores de transcrição até então conhecido é a proteína ativadora-1 (AP-1), que pode ser estruturalmente formado principalmente por proteínas das famílias Jun e Fos. Entretanto, na dor neuropática, a participação e o papel do AP-1 não estão bem elucidados. Dessa forma, a hipótese deste trabalho é que a ativação do AP-1 contribua para a indução e/ou manutenção da dor neuropática, através da ativação de células gliais e de proteinocinases ativadas por mitógenos (MAPK) e por indução da produção e liberação de mediadores pró-inflamatórios, bem como de metaloproteinases da matriz extracelular (MMP) na medula espinal. Esses fatores contribuem para sensibilização central causada pela SNI, facilitando a transmissão dolorosa. Assim, a inibição do AP-1 seria uma potencial estratégia terapêutica no tratamento da dor neuropática. Foi utilizado o modelo experimental de dor neuropática de lesão limitada do nervo isquiático (SNI, Spared Nerve Injury) em camundongos, os quais receberam injeção intratecal (i.t.) do inibidor de AP-1, SR11302, ou seu veículo (DMSO, tween® 20 e salina). O tratamento com o inibidor de AP-1 reduziu a hipernocicepção mecânica causada pela SNI, e o perfil de redução sugeriu que esse fator de transcrição esteja relacionado com a manutenção da dor neuropática. No sétimo dia após a SNI, observou-se na medula espinal dos camundongos, ativação da microglia, dos astrócitos e das MAPK, além de aumento na expressão de TNF-, interleucina (IL)-6, IL-1, IL-17A, quimiocina derivada de queratinócito (KC), proteína quimiotáxica de monócitos (MCP-1), óxido nítrico (NO), NO sintase induzível e das MMP-2 e -9. Todos esses eventos estão associados à sensibilização central, portanto, contribuem para a facilitação da transmissão nociceptiva. O tratamento com o inibidor de AP-1 SR11302 impediu, pelo menos parcialmente, a ativação das células gliais e das MAPK e bloqueou o aumento na expressão de todos esses mediadores pró-inflamatórios e das MMPs na medula espinal. Assim, o fator de transcrição AP-1 e, consequentemente, suas vias a jusante (downstream) são potenciais alvos farmacológicos no tratamento da dor neuropática. / Neuropathic pain results from nerve damage or dysfunction, which is associated to the painful process of chronification. This process may include participation of the inducible genes, which may be modulated by transcription factors, including the activator protein-1 (AP-1), which can structurally be formed by proteins from Jun and Fos families. However, the participation and the role of AP-1 neuropathic pain remain unclear. Our hypothesis is that the activation of AP-1 would contribute for the induction and/or maintenance of neuropathic pain, by inducing the glial cells activation and mitogen-activated protein kinases, and by inducing the production/release of pro-inflammatory mediators and extracellular matrix metalloproteinase (MMP) in mices spinal cord. All these factors are contributing to SNI-evoked central sensitization, facilitating pain transmission. Thus, inhibition of AP-1 would be a potential drug target in the treatment of neuropathic pain. The animals received inhalatory anesthesia (2% isoflurane) and were submitted to an experimental model of neuropathic pain Spared Nerve Injury (SNI). The animals were treated intrathecally (i.t.) with AP-1 inhibitor SR11302 or vehicle (DMSO, tween®20 and saline). Treatment with AP-1 inhibitor reduced the SNI-induced mechanical hypernociception, suggesting that this transcription factor is related to the maintenance of neuropathic pain. On the seventh day after SNI, there was in the spinal cord of mice microglia, astrocytes and MAPK activation, increased of expression of TNF-, interleukin (IL)-6, IL-1, IL-17A, keratinocyte-derived chemokine (KC), monocyte chemoattractant protein-1 (MCP-1), nitric oxide (NO) and inducible NO synthase, and increased the expression of MMP-2 and -9. All of these effects are related with central sensitization, thus facilitating nociceptive transmission. However, treatment with SR11302 prevented, at least partially, activation of MAPK and glial cells, as well as prevented the increase in expression of all these pro-inflammatory mediators and MMPs in the spinal cord. Thus, inhibition of AP-1 and hence its way downstream is a potential pharmacological target in the treatment of neuropathic pain.