A Na, K-ATPase (NKA) é uma proteína de membrana encontrada em organismos eucariotos multicelulares cuja atividade e funções já são amplamente discutidas na literatura. Sua unidade funcional corresponde a um heterodímero formado por duas subunidades , com regiões transmembrana. Espécies multiméricas como dímeros e tetrâmeros dessa enzima também são conhecidos por exercer atividade enzimática. As interações lipídio-proteína são intrínsecas para a NKA, por tal motivo, proteolipossomos constituídos de DPPC e DPPC:DPPE foram preparados por co-solubilização. Como controle, lipossomos de mesma composição foram produzidos por extrusão e/ou sonicação. Para as imagens de AFM, as amostras foram fixadas com glutaraldeído, para proteção mecânica e contra desidratação das vesículas. Para lipossomos de DPPC as imagens topográficas de AFM das vesículas apresentaram formato oval, superfície perfeitamente lisa e diâmetro médio de 151 + 46 nm, enquanto as vesículas de composição DPPC:DPPE, apesar de lisas, tiveram cantos pontiagudos e diâmetro médio de 98 + 28 nm. Imagens de fase de ambas as composições não apresentaram qualquer indicativo de diferenças na composição química, provavelmente devido à natureza de carga neutra dos dois fosfolipídios. As imagens de fase por AFM para os proteolipossomos tanto de DPPC-NKA, quanto DPPC:DPPE-NKA, revelaram resultados inéditos na literatura, onde a inserção da NKA aparece como nítidas regiões transições de fase de composição química distinta quando comparadas com os lipossomos. No entanto, as mudanças de fase são diferentes entre as composições estudadas, aparecendo como manchas escuras circulares para DPPC-NKA e mais visíveis como interstícios brilhantes para composição de DPPC:DPPE-NKA. As vesículas de DPPC-NKA apresentaram diâmetro médio de 390 + 326 nm e, nas imagens de topografia tridimensionais, protusões de 38 a 115 nm correspondentes às regiões de mudanças de fase, que, indicaram o diâmetro dos microdomínios relacionados à proteína. Já nas imagens para DPPC:DPPE-NKA o diâmetro médio dos proteolipossomos foi de 189 + 156 nm, e as protusões apareceram entre os interstícios, variando de 20 a 66 nm. O estudo de DSC dos lipossomos revelou que a concentração de glutaraldeído nas condições das análises de AFM, em torno de 5% (v/v), afetam as características físico-químicas para as composições com DPPE. A AFM foi eficiente para confirmar a reinserção da NKA em proteolipossomos pelas imagens de fase, e, para medir o diâmetro dos microdomínios pelas imagens de topografia. / Na, K-ATPase (NKA) is a membrane protein present in eukaryotic multicellular organisms. Its functions and activity are already widely described in the literature. Its minimal functional structure is a heterodimer of two main subunits , with transmembrane domains. However, dimers and tetramers of the enzyme are also known to have enzymatic activity. Since there are intrinsic lipid-protein interactions, NKA proteoliposomes composed of DPPC and DPPC:DPPE (1:1 molar ratio) were prepared by the co-solubilization method and liposomes of the same compositions were obtained by extrusion and/or sonication to be used as control. The samples to the AFM study were prepared using glutaraldehyde to protect the vesicles from mechanical shocks and dehydration. Liposomes composed of DPPC and DPPC:DPPE (1:1 molar ratio) were prepared by extrusion and sonication, respectively, as control. The topographical images for DPPC liposomes showed vesicles with an oval shape and smoothed surfaces with a mean diameter of 151 + 46 nm. DPPC:DPPE vesicles also presented smoothed surfaces, but with pointed corners and mean diameter of 98 + 28 nm. Phase images for both lipid compositions showed no differences in chemical composition. For DPPC:DPPE samples, this can be explained by the neutral net charge of both lipids. The proteoliposomes observed in the AFM phase images showed darker and large circular spots in the vesicles. These spots represent delays in the phase oscillation of the AFM probe and are associated with different chemical composition. The phase changes showed the reconstitution of the NKA in the proteoliposomes. When compared with topographical images, this spots matched protrusions. The mean diameter of DPPC-NKA proteoliposomes determined by AFM was 390 + 326 nm. In the three-dimensional topographical images of composition, protrusions from 38 to 115 nm near the areas of different phases indicate the diameters of the NKA microdomains. The phase changes for DPPC:DPPE-NKA appeared as bright interstices with the protrusions of the topographical images in between them. The size of these protrusions ranged from 20 to 66 nm and the mean diameter of the proteoliposomes was 189 + 156 nm. The DSC liposomes data showed that the glutaraldehyde concentration used in the AFM analysis affect the physical chemistry properties of the samples with DPPE. AFM proved to be an efficient method to confirm the reconstitution of into proteoliposomes with phase images and to determine the diameter of the protein microdomains with the topographical images.

A (Na+,K+)-ATPase presente no tecido branquial dos crustáceos osmorreguladores é um componente essencial de seu sistema de regulação iônica e osmótica. Esta enzima também apresenta um papel relevante no processo de excreção ativa de NH4+ através do tecido branquial dos crustáceos. Uma fração microsomal rica em (Na+, K+)ATPase foi preparada por centrifugação diferencial a partir de um homogeneizado do tecido branquial de Callinectes ornatus. A centrifugação em gradiente de sacarose revelou a presença de um unico pico de proteina com atividade ATPase, mas a eletroforese em gel de poliacrilamida em condições desnaturantes revelou a presença de várias bandas protéicas. O uso do anticorpo monoclonal 5 contra a subunidade da (Na+, K+) ATPase, revelou a presença de uma única banda proteica de 110 kDa com atividade (Na+, K+)?ATPase. A (Na+, K+) ATPase hidrolisou o PNPP (V= 52,0 ± 2,0 U/mg e K0,5 = 1,1 ± 0,1 mM) através de interações sítio-sítio (nH= 1,6). A modulação da enzima pelos íons magnésio (V= 52,3 ± 1,3 U/mg e K0,5 = 1,1 ± 0,05 mM), potássio (V= 51,4 ± 1,5 U/mg e K0,5 = 2,3 ± 0,1 mM) e amônio (V= 56,7 ± 2,6 U/mg e K0,5 = 9,8 ± 0,4 mM) ocorreu através de interações sítio-sítio. Os íons sódio atuaram como inibidores da atividade K+-fosfatase da enzima (Ki= 1,7 ± 0,1 mM) e a ouabaína inibiu cerca de 80% a atividade PNPPase independentemente da presença de íons amônio. A (Na+, K+) ATPase hidrolisou o ATP de acordo com cinética de Michelis-Menten, com KM= 0,16 0,01 mM e V= 116,3 5,6 U/mg, enquanto a modulação da atividade da enzima pelos íons magnésio (V= 111,0 ± 5,4 U/mg e K0,5= 0,54 ± 0,03 mM), sódio (V= 110,6 ± 5,3 U/mg e K0,5= 6,3 ± 0,3 mM), potássio (V= 116,0 ± 5,5 U/mg e K0,5= 1,5 ± 0,1 mM) e amônio (V= 173,3 ± 5,4 U/mg e K0,5= 5,4 ± 0,3 mM) ocorreram através de interações sítio-sítio. Também foi observado que na presença de concentrações crescentes de ions amonio, a estimulação da atividade (Na+,K+)-ATPase pelo íons potássio acarretou um aumento de 50% na atividade específica da enzima. A ouabaína inibiu cerca de 86% a atividade (Na+,K+)-ATPase com Ki= 74,5 ?M, sugerindo a presença de 14% de fosfatases e/ou outras ATPase contaminantes. Este é o primeiro trabalho onde se observa uma estimulação sinergística da atividade K-fosfatase da (Na+,K+)-ATPase de crustáceo pelos íons potássio e amônio. Os resultados cinéticos obtidos para a (Na+,K+)-ATPase branquial de Callinectes ornatus, analisados em conjunto com os já descritos para outras espécies de crustáceos poderão abrir novas perspectivas em relação ao papel dessa enzima na adaptação fisiológica-bioquímica, bem como para a sobrevivência desses animais em diferentes ambientes. / (Na+, K+)-ATPase present on branchial tissue osmoregulatory crustaceans is an essential component of their osmotic and ionic regulation system. Apparently, this enzyme also have a relevant role in the active excretion de NH4+ through the branchial crustacean tissue. A (Na+, K+) ATPase-rich microsomal fraction was prepared by differential centrifugation from Callinectes ornatus homogenized branchial tissue. The sucrose gradient sucrose centrifugation showed the presence of a single protein peak with ATPase activity, and SDS-PAGE revealed the presence of several proteins bands. The use of the 5 monoclonal antibody, against the ? subunit, revealed the presence of a unique protein band of 110 kDa corresponding to the (Na+, K+) ATPase. (Na+, K+) ATPase hydrolyzed the PNPP (V= 52.0 2.0 U/mg and K0.5= 1.1 0.1 mM) through the site-site interactions (nH= 1.6). The modulation of (Na+, K+) ATPase by magnesium (V= 52.3 1.3 U/mg and K0.5= 1.1 ? 0.05 mM), potassium (V= 51.4 1.5 U/mg and K0.5= 2.3 0.1 mM) and ammonia ions (V= 56.7 2.7 U/mg and K0.5= 9.8 ? 0.4 mM) followed cooperative kinetics. However, sodium ions inhibited PNPPase activity of (Na+, K+)?ATPase with Ki= 1.7 0.1 mM. Ouabain also inhibited up to 80% the total activity PNPPase independent of the presence of ammonium ions. The hydrolysis of ATP by (Na+, K+) ATPase followed Michaelis-Menten kinetics with Km= 0.16 0.01 mM and V= 116.3 5.6 U/mg, while enzyme modulation by magnesium (V= 111.0 5.4 U/mg and K0.5= 0.54 0.03 mM), sodium (V= 110.6 5.3 U/mg and K0.5= 6.3 0.3 mM), potassium (V= 116.0 5.5 U/mg and K0.5= 1.5 ? 0.1 mM) and ammonium ions (V= 173.3 . Interestingly, the stimulation of (Na+, K+)-ATPase activity by potassium ions in the presence of increasing concentration of ammonium ions to K+ resulted in a 50% higher specific activity. Ouabain inhibited approximately 86% the activity (Na+, K+) ATPase with (Ki= 74.5 M), suggesting the presence of about 14% of phosphatases and/or other ATPases. This is the first work showing synergistic stimulation of crustacean (Na+, K+) ATPase by potassium and ammonium ions when PNPP is used a substrate. The results reported herein for Callinectes ornatus branchial (Na+, K+) ATPase might open new perspectives concerning the physiological adaption and the survival of these animals in different environmental.

A Na,K-ATPase é uma proteína encontrada na membrana plasmática de praticamente todas as células animais, que utiliza a energia derivada da hidrólise do ATP para transportar 3 íons Na+ e 2 íons K+. É composta por duas subunidades denominadas e . Um aspecto que ainda gera controvérsias se refere à sua forma de associação nativa e funcional como um protômero ou ainda na forma de oligômeros ()2 ou ()4. Uma forma de estudar essa enzima é pela sua solubilização da membrana, e posteriormente reconstituição em lipossomos de DPPC:DPPE. A caracterização cinética e estrutural desse sistema mostra que a enzima se apresenta na forma oligomérica ()2. O objetivo desse trabalho foi avaliar os mecanismos de dissociação e de desnaturação da Na,K-ATPase solubilizada bem como da reconstituída em lipossomos de DPPC:DPPE, por agentes físicos (temperatura) e químicos (relação proteína:detergente, uso de agentes caotrópicos como a guanidina e mudanças de pH), para interpretar as suas formas de associação e regulação. Para isso, foram realizados experimentos de dicroísmo circular (CD), calorimetria (DSC), infravermelho (FTIR), fluorescência de emissão do triptofano, tensão superficial, elasticidade, atividade catalítica (ATPase e pNPPase). Os estudos de CD em função da variação de temperatura mostraram que ocorre uma transição na curva de elipticidade (222 nm) a 43,7°C para a enzima solubilizada e a 42,0°C para a enzima reconstituída em lipossomos. Estas transições foram também encontradas pela técnica de FTIR. Os experimentos por DSC para a enzima solubilizada revelaram a presença de três picos em 54,7; 64,7 e 67,8°C. Já para a enzima reconstituída observam-se transições em menores temperaturas entre 30 a 40ºC (referentes aos lipídios) e ainda a preservação do pico de transição para proteína em 68,0°C. A análise de fluorescência de triptofano para ambas formas de enzima revelou deslocamentos de pico máximo de emissão a partir de 60°C. Já a presença de guanidina mostrou dois pontos de transição em 3 e 5 mol.L-1 para a Na,K-ATPase solubilizada. O efeito de diferentes meios tamponantes revelou que a enzima apresenta maiores conteúdos em -hélice em pH 7,5, concomitante com um aumento na intensidade de emissão de fluorescência do triptofano na faixa de pH de 5,0 a 8,5. Analisando conjuntamente todas as técnicas podemos propor um mecanismo de dissociação/desnaturação da enzima em função da temperatura. Primeiramente a enzima passa do seu estado oligomérico ()2 e forma protômeros . A atividade ATPase é perdida completamente (acima de 60ºC) quando as subunidades são completamente separadas, ocorrendo então uma agregação das subunidades , através dos domínios citoplasmáticos. Finalmente, a análise da enzima em diferentes proporções de proteína:detergente revela que a Na,K-ATPase, na presença de concentrações abaixo da CMC, se encontra na forma ()2 ou ainda ()4 (dependendo da concentração de proteína). Já para concentrações acima da CMC ocorre a separação das subunidades e consequente perda de atividade catalítica. Devido à dependência da atividade ATPase com seu estado conformacional e seu estado de oligomerização, este estudo realizado por técnicas bioquímicas e biofísicas, resulta em novas informações acerca da compreensão dos mecanismos que controlam o processo de associação, o qual é importante para a função da enzima na membrana natural. / Na,K-ATPase is a protein found in the plasmatic membrane of almost all animal cells and it uses the energy from ATP hydrolysis to transport 3 Na+ ions and 2 K+ ions. It is formed by subunits called and. One controversial aspect refers to its native and functional association form as a protomer or still in ()2 or ()4 oligomers form. One way to study this protein in our laboratory is by its solubilization from membrane, and later reconstitution in liposome from DPPC:DPPE. The kinetic and structural characterization fo this system shows that the enzyme presents itself in the oligomeric form ()2. The aim of this work was to evaluate the dissociation and denaturation mechanisms of the solubilized NA,K-ATPase as well as the one reconstituted in DPPC:DPPE liposome, by physic (temperature) and chemical agents (relation protein:detergent, use of chaotropic agents as Guanidine chloride, or still by the pH changes, to interpret its association and regulation forms. To that end, experiments of circular dichroism (CD), calorimetry (DSC), superficial tension, elasticity , catalytic activity (ATPase an pNPPase) were done. The CD studies in function of temperature variation have shown that a transition occurs in the ellipticity curve (222 nm) at 43.7ºC for the solubilized enzyme and at 42.0ºC for the enzyme reconstituted in liposome. These transitions were also found by the FTIR technique. The experiments by DSC for the solubilized enzyme have shown the presence of three peaks at 54.7ºC, 64.7ºC and 67.8ºC. As for the reconstituted enzyme, transitions in lower temperatures between 30ºC and 40ºC (concerning the lipids) and also the preservation of the transition peak for the protein at 68.0ºC were observed. The Tryptophane fluorescence analysis for both enzyme forms has revealed emission maximum peak shifts starting from 60ºC. The Guaniddine presence has shown two transition points at 3 and 5 mol.L-1 for the solubilized Na,K-ATPase. The effect of different buffer media has shown that the enzyme presents higher contents in -helix at pH 7.5, concomitant with an increase of the intensity of tryptophane fluorescence emission in the pH range of 5.0 to 8.5. Analyzing all the techniques together we can propose a dissociation/denaturation mechanism in function of the temperature. First, the enzyme goes from its oligomeric ()2 state and forms protomers. The ATPase activity é totally lost ( over 60ºC) when the subunits are completely separated, when an subunits aggregation then occurs, through the cytoplasmatic domains. Finally, the analysis of the enzyme in different proportions of protein:detergent reveals that the NA,K-ATPase, in the presence of concentrations bellow CMS, is in the ()2 or yet in the ()4 form (Depending on protein concentration). Now for concentrations above CMS, the separation of the subunits occurs and consequent catalytic activity loss. Due to the ATPase activity dependence on its conformational form and oligomerization state, this study done with biophysical and biochemistry techniques, results in new information on the comprehension of the mechanisms that control the association processes, which is important to the enzyme function in the natural membrane.

Toxinas animais são moléculas aplicáveis na geração de agentes terapêuticos e/ou de ferramentas experimentais para a pesquisa básica e aplicada, justificando sua purificação e análise funcional. Considerando que estudos de venenos de sapos são relevantes, por serem estes considerados uma boa fonte de toxinas que atuam sobre diferentes sistemas biológicos, os objetivos deste trabalho foram isolar toxinas presentes no veneno de Rinella schneideri e avaliar suas ações sobre a atividade da enzima Na+K+-ATPase e os sistemas nervosos central e periférico. O veneno de Rhinella schneideri foi inicialmente submetido a diferentes extrações resultando em quatro amostras. A AMOSTRA A, que apresenta apenas componentes de baixa massa molecular, foi a mais efetiva na redução da atividade da Na+K+-ATPase e foi, portanto, liofilizada e submetida a uma cromatografia de fase reversa em sistema CLAE em coluna C2C18. Das 5 frações majoritárias obtidas nesta cromatografia apenas as Rs3, Rs4 e Rs5 induziram uma redução concentração-dependente da atividade da Na+K+-ATPase, mostrando IC50% de 33,6 g, 47,7 g e 98,92 g, respectivamente. Estes resultados indicam que o veneno de R. schneideri apresenta pelo menos três substâncias capazes de inibir a Na+K+-ATPase. As frações Rs3, Rs4 e Rs5, foram submetidas à espectrometria de massa e revelaram massas moleculares de 403, 401 e 387 Da, provavelmente correspondentes à Telocinobufagina, Desacetilcinobufagina e Bufalina, respectivamente. Estes compostos mostraram também neuroproteção central muito relevante sobre crises convulsivas induzidas por PTZ (Pentilenotetrazol) e NMDA (n-metil-d-aspartato), sendo que a Rs5 foi a que causou maior neuroproteção. No entanto, estas mesmas frações apresentaram ação neurotóxica periférica, induzindo bloqueio da junção neuromuscular de pintainhos. Manifestações como alucinações, dormência, confusão mental também são observadas em envenenamentos por sapos, que podem ser induzidos por alcalóides presentes no veneno, o que justifica os estudos para a identificação dos mesmos. Neste trabalho confirmou-se a presença de ii alcalóides no veneno. No entanto, foram priorizados os estudos com as toxinas isoladas Rs3, Rs4 e Rs5, por apresentarem ações biológicas importantes. Concluindo, neste trabalho foram isolados 3 compostos de baixa massa molecular, denominados Rs3, Rs4 e Rs5, que são capazes de inibir a atividade da Na+K+- ATPase, bloquear a transmissão do impulso nervoso na junção neuromuscular de pintainhos e, principalmente a Rs5, proteger crises convulsivas induzidas por PTZ e NMDA. Estudos adicionais serão necessários para estabelecer a correlação entre estes efeitos e determinar o mecanismo de ação destas toxinas. / Animal toxins are molecules applicable in the generation of therapeutic agents and / or experimental tools for basic and applied research, justifying its purification and functional analysis. Whereas studies of poison toads are relevant, since these are considered a good source of toxins that act on different biological systems, the objectives of this work were to isolate toxins in the venom of Rinella schneideri and evaluate their actions on the Na+K+-ATPase activity and the central and peripheral nervous systems. The venom Rhinella schneideri was initially submitted to different extractions resulting in four samples. The SAMPLE A, with only low molecular mass components, was the most effective in reducing the activity of Na+K+-ATPase and was lyophilized and subjected to reverse phase chromatography in the HPLC system in C2C18 column. Five majority fractions were obtained from this chromatography and only Rs3, Rs4 and Rs5 induced a concentration-dependent reduction in activity of Na+K+-ATPase, showing IC50% 33.6 g, 47.7 g and 98.92 g, respectively. These results indicate that R. schneideri venom presents at least three substances that can inhibit the Na+K+-ATPase. Fractions Rs3, Rs4 and Rs5 were submitted to mass spectrometry assay showing molecular masses of 403, 401and 387 Da, probably corresponding to Telocinobufagin, Desacetylcinobufagin and Bufalin, respectively. These compounds also showed a very relevant central neuroprotection on seizures induced by PTZ (Pentylenetetrazole) and NMDA (N-methyl-d-aspartate), and the Rs5 caused the highest neuroprotection. However, these same fractions showed neurotoxicity on peripheral nervous system, inducing blockade of the neuromuscular junction of chicks. Manifestations such as hallucinations, numbness, mental confusion are also seen in poisoning by toads, which can be induced by alkaloids present in the venom, which justifies the studies for their identification. This work confirmed the presence of alkaloids in the venom. However, have been prioritized the studies with isolated toxins Rs3, Rs4 and Rs5, because they have important biological actions. In conclusion, in this study were isolated three compounds with iv low molecular mass, known as Rs3, Rs4 and Rs5, which are capable of inhibiting the activity of Na+K+-ATPase, blocking the nerve impulse transmission at the neuromuscular junction of chickens, and especially the Rs5 by protecting seizures induced by PTZ and NMDA. Additional studies are necessary to establish the correlation between these effects and determine the mechanism of action of these toxins.

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Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Doctor of Philosophy / Entomology / Yoonseong Park / Tick salivary secretion is crucial for survival and for successful feeding. Tick saliva includes excretory water/ions and bioactive components for compromising the hosts' immune responses, and provides a direct route for pathogen transmission. Control of the tick salivation involves autocrine/paracrine dopamine, the most potent stimulator of tick salivation. Our research group reported the presence of two dopamine receptors in the salivary glands of the blacklegged tick (Ixodes scapularis): dopamine receptor (D1) and invertebrate specific D1-like dopamine receptor (InvD1L). Dopamine-induced salivary secretion was orchestrated by two distinct physiological roles via activation of the two dopamine receptors (Chapter 2). Low concentration of dopamine activated D1 receptor on epithelial cells of salivary gland acini leading inward fluid transport. High concentration of dopamine activated InvD1L receptors on axonal projections innervating myoepithelial cells modulating pumping/gating actions for emptying luminal saliva into the main duct. Thus, ticks coordinated salivary secretion with duo dopamine receptors. Dopamine-mediated saliva production involves an important downstream component, Na/K-ATPase (Chapter 3). Na/K-ATPase was found in the epithelial cells of all types of acini. However, Na/K-ATPase had two different functions in salivary secretion in different acini: 1) dopamine-mediated production of primary saliva in distally located salivary gland acini type-2/- 3, and 2) dopamine-independent resorption in proximally located salivary gland acini type-1. Type-1 acini were also found to function in direct water absorption of off-host ticks, which could be a potential route for delivery of acaricides. Chapter 4 investigated the comparative transcriptomics of the lone star tick underlying the processes of pathogen acquisition. Differential expression analyses in pathogen-exposed ticks revealed a number of transcripts that are important in the tick-pathogen interaction. These included genes for tick immunity against pathogen and for modulation of tick physiology facilitating a pathogen’s invasion and proliferation. My study expanded the understanding of physiological mechanisms controlling tick salivation. In addition, transcriptomics of ticks in interaction with pathogen identified several genes that are relevant in vector/pathogen interactions. The knowledge obtained in my study will facilitate to the development of novel methods for the disruption of tick feeding and pathogen transmission.

Submitted by Marcos Anselmo (marcos.anselmo@unipampa.edu.br) on 2016-04-08T13:52:06Z No. of bitstreams: 1 Carlos Borges Filho.pdf: 1239455 bytes, checksum: 6ed42bfbe4228eaf1553aaf8e1235c9e (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-08T13:52:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Carlos Borges Filho.pdf: 1239455 bytes, checksum: 6ed42bfbe4228eaf1553aaf8e1235c9e (MD5) Previous issue date: 2014-08-09 / A relação entre o estresse e a depressão tem sido alvo de intensas pesquisas comportamentais e fisiopatológicas. Dentro deste contexto, estudos postulam que a hipersecreção de cortisol e o desenvolvimento de um quadro de estresse oxidativo são fatores responsáveis pela ocorrência da depressão em indivíduos estressados. Como mecanismo recente de estudo, também está sendo sugerido o papel das neurotrofinas e da enzima Na+,K+-ATPase na fisiopatologia da depressão. Embora vários antidepressivos já estejam disponíveis no mercado, a falta de eficácia na totalidade dos pacientes e a vasta ocorrência de efeitos colaterais adversos constituem uma problemática no tratamento da depressão. Assim, pesquisas têm buscado compostos, principalmente naturais, que possam melhor satisfazer as exigências clínicas sem ocasionar alterações fisiológicas indesejáveis. A crisina é um flavonóide natural abundante no, localmente denominado, maracujá do mato (Passiflora coerulea), e seus efeitos terapêuticos já têm sido explorados em modelos de estresse oxidativo, hiperlipidemia, inflamação, hipertensão e neoplasia, mas seu efeito na depressão ainda é desconhecido. Com isso, objetivou-se neste trabalho analisar o efeito do tratamento oral com o flavonóide crisina por 28 dias em camundongos submetidos ao estresse crônico moderado e imprevisível (CUMS), em parâmetros comportamentais, bioquímicos e neurotróficos, comparando com o efeito da fluoxetina (controle positivo). O CUMS aplicado por 28 dias reduziu os níveis de BDNF (Fator neurotrófico derivado do cérebro) e NGF (Fator de crescimento do nervo) e ocasionou a inibição da atividade da enzima Na+,K+-ATPase no hipocampo e córtex pré-frontal de camundongos. O tratamento com crisina (5 ou 20mg/kg) não só protegeu contra estas mudanças, mas a dose de 20mg/kg ainda elevou o BDNF e o NGF a níveis acima do grupo controle em animais não estressados e em animais submetidos ao CUMS. O CUMS induziu a redução na preferência por sacarose, o aumento no tempo de imobilidade no teste de nado forçado (FST) e o aumento nos níveis plasmáticos de corticosterona. Além do tratamento com crisina (5 ou 20mg/kg) prevenir contra estas alterações nos animais estressados, também se observou o efeito antidepressivo da crisina no FST nos animais não estressados. Os dados acima citados mostram o efeito antidepressivo da crisina em animais não estressados e estressados, de forma equivalente à fluoxetina, sugerindo o possível envolvimento do BDNF e do NGF no efeito antidepressivo da crisina. O protocolo do CUMS reduziu os níveis de tióis não-protéicos (NPSH) e elevou os níveis de espécies reativas (RS) no hipocampo e córtex pré-frontal de camundongos. Como possível mecanismo de resposta a estas mudanças, foi verificada a elevação da atividade das enzimas glutationa redutase (GR), glutationa peroxidase (GPx) e catalase (CAT) no hipocampo e córtex pré-frontal dos camundongos submetidos ao CUMS. O tratamento com crisina (5 ou 20mg/kg) protegeu frente a estas modificações, mostrando o envolvimento da ação antioxidante no efeito antidepressivo da crisina em animais estressados. Em conclusão, estes dados demonstram o efeito antidepressivo da crisina em parâmetros comportamentais e fisiopatolóficos em animais não estressados e em animais estressados, e sugerem o possível envolvimento do BDNF e do NGF no efeito antidepressivo da crisina. Ainda, este trabalho expõe o maracujá do mato como um importante alvo para o estudo dos produtos naturais no combate à depressão e outras doenças do sistema nervoso central, mostrando a fundamentalidade da investigação da funcionalidade e constituição bioativa desta e outras plantas desta região. / The relationship between stress and depression has been subject of the intense behavioral and pathophysiological research. Within this context, studies have postulated that the hypersecretion of cortisol and the development of a framework of oxidative stress are factors responsible for the occurrence of depression in stressed individuals. As a recent study of mechanism, has also been suggested the role of the neurotrophins and of the enzyme Na+,K+-ATPase in the pathophysiology of depression. Although various antidepressants are already available on the market, the lack of efficacy in whole of patients and the wide occurrence of adverse side effects are a problematic in the treatment of depression. Thus, studies have investigated compounds, mainly natural, which can better meet the clinical requirements without causing undesirable physiological changes. Chrysin is a flavonoid abundant in natural, locally called, the bush passionfruit (Passiflora coerulea), and its therapeutic effects have been explored in models of oxidative stress, hyperlipidemia, inflammation, hypertension and cancer, but its effect on depression is still unknown. Thus, this study aimed to analyze the effect of oral treatment with the flavonoid chrysin for 28 days in non-stressed mice and mice subjected to chronic unpredictable mild stress (CUMS) in behavioral, biochemical and neurotrophic parameters, compared with the effect of fluoxetine (positive control). The CUMS applied for 28 days decreased the levels of BDNF and NGF and caused the inhibition of the , Na+,K+-ATPase activity in the hippocampus and prefrontal cortex of mice. Treatment with chrysin (5 or 20mg/kg) not only protected against these changes, but still 20mg/kg increased BDNF and NGF levels above the control group in non-stressed animals and in animals subjected to CUMS. The CUMS induced the reduction in the preference for sucrose, the increase in immobility time in forced swim test (FST) and the increase in plasma corticosterone levels. Besides crysin treatment (5 or 20mg/kg) prevent against these changes in stressed animals, also observed the antidepressant effect of chrysin in the FST in non-stressed animals. The aforementioned data show the effect of antidepressant of crysin in non-stressed and stressed animals, equivalently to fluoxetine, suggesting a possible involvement of NGF and BDNF in the antidepressant effect of chrysin. The protocol CUMS reduced levels of non-protein thiols (NPSH) and raised levels of reactive species (RS) in the hippocampus and prefrontal cortex of mice. As a possible mechanism of response to these changes, we observed the increase in the activity of enzymes glutathione reductase (GR), glutathione peroxidase (GPx) and catalase (CAT) in the hippocampus and prefrontal cortex of mice subjected to CUMS. Treatment with chrysin (5 or 20mg/kg) protected against these changes, showing the involvement of antioxidant action in the antidepressant effect of chrysin in stressed animals. In conclusion, these data demonstrate the antidepressant effect of chrysin on behavioral and pathophysiological parameters in non-stressed and stressed animals, suggesting a possible involvement of BDNF and NGF in the antidepressant effect of chrysin. Still, this work exposes the passion fruit bush as an important target for the study of natural products in the combat of depression and other diseases of the central nervous system, showing the fundamentality of research of functionality and bioactive constitution these and other plants of this region.

Many plants and animals are defended by toxic compounds, and circumvention of those defenses often has involved the evolution of elaborate mechanisms for tolerance or resistance of the toxins. Toads synthesize potent cardiotonic steroids known as bufadienolides (BDs) from cholesterol and store those toxins in high concentrations in their cutaneous glands. Those toxins protect toads from the majority of predators, including most snakes that readily consume other species of frogs. BDs exert their effect by inhibiting ion transport by the Na+/K+-ATPase (NKA). This ubiquitous transmembrane enzyme consists of a catalytic alpha-subunit, which carries out the enzyme's functions, and a glycoprotein beta-subunit, which provides structural stability. Inhibition of the NKA causes highly elevated intracellular Ca2+ levels and results in often lethal increased cardiac contraction strength. Molecular resistance to bufadienolides in snakes is conferred by mutations in the alpha-subunit of the Na+/K+-ATPase. I have found that these mutations are more prevalent in snakes than previously suggested, and that many genetically resistant species do not feed on toads. This suggests that possession of the mutations alone does not carry substantial negative consequences, and that feeding on toads may have been an ancestral habit in some groups of snakes. I have further found evidence of tissue-specific variation in resistance to bufadienolides, and gene expression investigations revealed that the bufadienolide resistance-conferring mutations are not expressed equally among different organs. Variation in resistance among different tissues indicates that possession of the mutations does not protect all cells equally. Finally, by testing the physiological responses of resistant snakes to exposure to cardiotonic steroid, I have found that feeding on toads incurs negative consequences and that toad-specialized resistant snakes respond differently from nontoad-specialized resistant snakes. The presence of physiological consequences of toxin exposure may explain why feeding on toads has been lost in some lineages of snakes that retain resistance-conferring mutations. In summary, these findings indicate that genetic resistance of the Na+/K+-ATPase is necessary in order for snakes to survive acute toxicity of bufadienolides, but it is not sufficient to explain fully the physiological mechanisms involved in dealing with chronic exposure to the toxins.

The mechanisms mediating the hypertension of preeclampsia (PE) are unclear. Endogenous digitalis-like factors (EDLFs) are specific sodium pump (SP) inhibitors implicated in essential and experimental hypertension, but they have not been fully explored in the setting of PE. This study uses a digoxin antibody Fab fragment to address the question of whether such factors are present and increased in PE, to investigate a possible treatment of PE, and to isolate and characterize all EDLFs present in PE. Sera and placenta from women with PE did show a significant increase in SP inhibition in comparison to women with normal pregnancy and Digibind® was found to bind EDLFs and essentially block or reverse SP inhibition. Sera were collected in a Phase II, double-blind, placebo controlled clinical study in which women with severe preeclampsia were dosed with Digibind®, as a therapeutic, and the SP activity measured. Sera and placenta from women with PE was also investigated for their inhibitory effects on the SP. Known candidates for EDLFs were investigated for their SP inhibitory effects, as well as how digitalis antibody immune Fab fragments, Digibind® and DigiFab™, bound them and affected the SP activity. Digibind® is also a sufficient affinity material used to isolate and purify PE EDLFs. Additionally, the placentas of preeclamptic women have high levels of similar EDLFs. These studies provide evidence for the existence of EDLFs that circulate in women with PE, and Digibind® is an effective and novel tool to bind, isolate and purify EDLFs in PE.