<p>This thesis presents research examining the impact circadian rhythm disturbances experienced in bipolar disorder (BD) have at two levels of investigation. First, circadian rhythm disturbance is studied with regard to quality of life in individuals with BD. The results of an analysis investigating the impact of self-reported circadian rhythm disturbance on quality of life (QOL) show circadian rhythm is strongly associated with poor QOL in patients with BD, independent of severity of depressive symptoms, sleep disturbance and use of sleep medications. Next, the impact of circadian rhythm disturbance on oxidative stress was studied. Oxidative stress has previously been implicated in BD, yet no studies have investigated the relationship between these systems in the context of the disorder. We demonstrate that circadian rhythm disturbance is related to increased lipid peroxidation in BD patients, which is not seen in controls. This study provides a basis for further investigation of the links between oxidative stress and circadian rhythms in the pathophysiology of BD. Taken together, these results provide evidence that circadian rhythms have a widespread impact on two separate aspects of BD: personal sense of well being and a biological marker of oxidative stress. These novel findings contribute to the mounting evidence indicating circadian rhythm disturbance as one of the core features of BD, and an important target for treatment.</p> / Master of Science (MSc)

>Magister Scientiae - MSc / There is an influx in heavy metals into soils and ground water due to activities such as increased mineral mining, improper watering and the use of heavy metal contaminated fertilizers. These heavy metals are able to increase the ROS species within plants which may result in plant metabolism deterioration and tissue damage. Heavy metals may also directly damage plants by rendering important enzymes non-functional through binding in metal binding sites of enzymes. The heavy metal focused on in this study was vanadium due to South Africa being one of the primary produces of this metal. Two related Brassica napus L cultivars namely Agamax and Garnet which are economically and environmentally important to South Africa were exposed to vanadium. Physiological experiments such as cell death, chlorophyll and biomass determination were conducted to understand how these cultivars were affected by vanadium toxicity. A low cost, sensitive and robust vanadium assay was developed to estimate the amount of vanadium in samples such as water, soils and plant material. The oxidative state as well as the antioxidant profile of the two cultivars were also observed under vanadium stress. A chlorophyll assay which was conducted on the two cultivars exposed to vanadium showed a marked decrease in chlorophyll A in the suspected sensitive cultivar which was Garnet. However, the suspected tolerant cultivar Agamax fared better and the decrease in chlorophyll A was much less. A similar trend was observed for the two cultivars when the cell death assay was conducted. The vanadium assay showed that Garnet had higher concentrations of vanadium within its leaves and lower concentrations in its roots when compared to Agamax. This observation displayed that Agamax had inherent mechanisms which it used to localize vanadium in its roots and which assisted in its tolerance to the vanadium stress. The oxidative state was determined by doing assays for the specific reactive oxygen species namely hydrogen peroxide and superoxide. It was observed that vanadium treated Garnet leaves had higher reactive oxygen species (ROS) production when compared to the Agamax treated leaves. In-gel native PAGE activity gels were conducted to determine the antioxidant profile for the two cultivars which were exposed to vanadium. The antioxidant enzymes which were under investigation were ascorbate peroxide (APX), superoxide dismutase (SOD) and glutathione-dependent peroxidases (GPX-like) as these enzymes are known to be responsible for controlling the ROS produced in the plants. The GPX-like profile consisted of three isoforms. No isoforms were inhibited by vanadium treatments but one isoform had increased activity in both the Garnet and Agamax treated samples. The SOD profile for Garnet consisted of six isoforms and Agamax had seven isoforms. One isoform which was visualized in both Agamax as well as Garnet was inhibited by vanadium treatments. Agamax also had two isoforms which were up-regulated however the corresponding isoforms in Garnet showed no change. The Ascorbate peroxidase profile consisted of seven isoforms for both Garnet and Agamax. No isoforms were inhibited by vanadium treatment. Three isoforms were up-regulated in Garnet and Agamax under vanadium treatments. Here, it is illustrated that Garnet lacked certain mechanisms found in Agamax (and thus experienced more cell death, yield and chlorophyll loss) and performed worst under high vanadium concentrations. Although Garnet increased the activity of some of its antioxidant isoforms in response to increasing ROS levels it was not adequate to maintain a normal oxidative homeostasis. This disruption in oxidative homeostasis lead to plant damage. Agamax was observed to produce less ROS than Garnet and was able to control the ROS produced more effectively than Garnet and thus less damage was observed in Agamax.

Dans les conditions naturelles, les plantes sont soumises à des conditions environnementales très variées qui peuvent conduire à un excès d'énergie dans les chloroplastes, résultant en une production d'espèces réactives de l'oxygène (ERA). Pour faire face à ces ERA, les plantes ont développé différents mécanismes de protection, comme des alkénal réductases, des peroxyrédoxines et des lipocalines. Le travail présenté dans cette thèse a pour but de caractériser et de déterminer leur importance dans la protection des contre les stress oxydants. Une analyse préliminaire de mutants d'Arabidopsis a mis en évidence le rôle important des peroxyrédoxines à 2 cystéines et des lipocalines dans la tolérance au stress photooxydant. Cette thèse s'est surtout concentrée sur les lipocalines. Deux lipocalines ont été récemment identifiées chez les plantes, TIL (lipocaline thermoinduite) et CHL (chloroplastique), toutes les deux induites par des conditions de stress. Chez Arabidopsis, chaque lipocaline semble être spécialisée dans la réponse à des conditions différentes: chaleur (AtTIL) et fortes lumières (AtCHL). Le double mutant AtCHL KO × AtTIL KO est plus sensible à la chaleur et la forte lumière que les simples mutants. La mutation de AtCHL a augmenté fortement la photosensibilité de mutants (vte1, npq1) affectés dans des mécanismes de protection des lipides (tocopherols, zéaxanthine), confirmant ainsi le rôle des lipocalines dans la protection contre la peroxydation lipidique. Les résultats obtenus dans cette thèse montrent que les lipocalines AtTIL and AtCHL ont des fonctions redondantes dans la protection des lipides qui sont essentielles à la résistance des plantes au stress. / Under field conditions, plants are exposed to various environmental conditions that can lead to an excess of energy in the chloroplasts, resulting in the production of toxic reactive oxygen species (ROS). To cope with the harmful effects of ROS, plants have developed various protection mechanisms, such as alkenal-reductases, peroxiredoxins and lipocalins. The work performed in this thesis aimed at understanding their importance in the protection against lipid peroxidation. A first screening of Arabidopsis mutants lacking one of those mechanisms brought into light that 2-Cys PRX and lipocalins are important for the tolerance against photooxidative stress. This thesis is focused mainly on lipocalins, a group of proteins recognized as carriers of small lipophilic molecules. However, two true lipocalins have been recently identified in plants, the temperature-induced lipocalin (TIL) and the chloroplastic lipocalin (CHL), their expression beeing induced by various abiotic stresses. Each lipocalin appeared to be specialized in the responses to specific stress conditions in Arabidopsis, with AtTIL and AtCHL playing a protective role against heat and high light, respectively. The double mutant AtCHL KO × AtTIL KO deficient in both lipocalins was more sensitive to temperature, drought and light stresses than the single mutants. Seeds of the AtCHL KO × AtTIL KO double mutant were very sensitive to natural and artificial aging, and again this phenomenon was associated with the oxidation of polyunsaturated lipids. The results obtained in this thesis show that AtTIL and AtCHL have overlapping functions in lipid protection which are essential for stress resistance and survival.

INTRODUÇÃO: A erva-mate (Ilex paraguarienis), uma planta nativa e consumida em grande parte da América do Sul, apresenta diversos compostos bioativos que já demonstraram importante atividade antioxidante in vitro e in vivo. O chá mate é um produto desta planta cujas propriedades antioxidantes ainda não foram avaliadas em ensaios com humanos. OBJETIVO: Este projeto visa avaliar o potencial antioxidante do chá mate in vivo e ex vivo sobre o plasma e LDL de humanos após a ingestão de chá-mate. MÉTODOS: Indivíduos em jejum (n=20) tiveram seu sangue coletado em três momentos: antes, após uma hora e depois de 1 semana (7 dias) da ingestão diária de chá-mate. O plasma e a LDL obtidos nos três momentos foram submetidos à oxidação por três mecanismos diferentes [Cobre (Cu+2), lipoxigenase e peroxinitrito (SIN-1)] e em seguida foram medidos os produtos de peroxidação lipídica formados: a concentração de TBARs (substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico) e a formação de dienos conjugados empregando-se métodos espectrofotométricos. Também foram determinados o perfil antioxidante total do plasma (TAS), avaliação da lipoperoxidação plasmática basal (TBARs), avaliação da fragmentação da Apolipoproteína B após oxidação da LDL, por eletroforese em gel com SDS-PAGE e os níveis de expressão, por meio de análise de PCR real time, de alguns genes relacionados à produção de enzimas antioxidantes. Teste t de Student pareado foi utilizado para verificar se houve diferença estatisticamente significante entre os resultados das diversas análises antes e após o consumo do chá. RESULTADOS: Os resultados obtidos pela maioria dos ensaios realizados demonstraram que o consumo de chá mate aumentou a resistência à oxidação, a capacidade antioxidante plasmática e a expressão de genes relacionados à produção de enzimas antioxidantes. CONCLUSÃO: Esses resultados sugerem que o consumo de chá mate por período curto pode atuar como antioxidante por múltiplos mecanismos e portanto pode contribuir para diminuição do risco de desenvolvimento de doenças crônicas relacionadas a processos oxidativo. / Yerba Mate (Ilex paraguariensis) is a native and widely consumed South American plant. It contains high concentrations of bioactive compounds that respond for its high antioxidant activity in vitro and in vivo. This activity has not been demonstrated yet in humans for the mate tea, a product derived from Yerba Mate. OBJECTIVE: The aim of this study was to evaluate the antioxidant activity of maté tea in vivo and ex vivo on plasma and LDL human after ingestion of mate tea infusion. METHODS: Fasting peripheral venous blood samples of twenty healthy women (n=20) were taken in three different times: before drinking the tea, one hour later and after one week of daily consumption (7 days) of mate tea. The plasma and isolated LDL were oxidated with 3 different systems [copper (CuSO4), lipoxygenase and peroxynitrite (SIN-1)]. Next, the peroxidation products evaluated were: concentration of malonaldeyde (TBA) and conjugated dienes (lag time), using spectrophotometric methods. We also measured the plasma total antioxidant status (TAS), serum levels of malondialdehyde (MDA) as thiobarbituric substances (TBARS), fragmentation of apo B using SDS-PAGE and the level of antioxidant enzyme gene expression by PCR real time. Paired t student test was used to analyze the results before and after ingestion of mate tea. RESULTS: The results obtained by most of the tests showed that mate tea ingestion increased the plasma and LDL resistance by ex vivo oxidation, the plasma antioxidant capacity and the level of antioxidant enzyme gene expression. CONCLUSION: This study suggests that regular consumption of mate tea can act as an antioxidant by multiple mechanisms and thus may contribute decrease the risk of developing chronic diseases related to oxidative processes.

O acetaldeído é um comprovado agente mutagênico e carcinogênico, pode ser produzido endogenamente pela oxidação do álcool ingerido em bebidas alcoólicas e alimentos ou exogenamente, inalado como poluente, advindo da oxidação de combustíveis fósseis e etanol. O efeito do acetaldeído foi avaliado em modelos celulares e animais com o propósito de avaliarmos o aumento do estresse oxidativo, por lipoperoxidação, fragmentação do DNA, e a formação de adutos DNA, tais como 8-oxo-7,8-dihidro-2-desoxiguanosina, além de, 1,N2-eteno-2-desoxiguanosina e 1,N2-propano-2-desoxiguanosina que foram analisados por HPLC acoplado a espectrometria de massa com a utilização de metodologia ultra-sensível e reprodutiva. O tratamento de fibroblastos pulmonares humanos normais (IMR-90) com diversas concentrações de acetaldeído (58 &#181;M a 711 &#181;M) resultou em aumentos de morte celular, lipoperoxidação, fragmentação do DNA, cálcio intracelular e adutos de DNA. O efeito protetor do licopeno (20 &#181;M) foi comprovado minimizando todos os efeitos deletérios promovidos pelo acetaldeído. O tratamento dos ratos Wistar por 8 e 30 dias com 150 mg/kg e 60 mg/kg via intra-peritoneal ou gavage, evidenciaram os efeitos tóxicos provocados pelo acetaldeído, como aumento significativo de lipoperoxidação, adutos e fragmentação de DNA no fígado e cérebro destes animais. A detecção dos adutos de DNA se mostrou uma ferramenta importante para a detecção dos efeitos provocados por exposição ao aldeído. No tratamento de animais por inalação com variadas concentrações de acetaldeído, que expôs os animais a quantidades do aldeído similares às encontradas em atmosferas poluídas, foi observado aumento de lipoperoxidação, sendo este dose dependente no fígado e pulmão. Já no cérebro, os níveis de MDA foram significativamente maiores em 10 ppb e 30 ppb em relação a 0 ppb e controle, e diminuíram significativamente em 90 ppb. Em relação aos níveis de fragmentação do DNA, observamos no pulmão aumento foi dose dependente em relação à concentração de aldeído. A quantificação de 1,N2-&#949;dGuo e 1,N2-propanodGuo mostrou aumentos de ambos os adutos no pulmão de todos animais expostos ao acetaldeído . No fígado, também, foram detectados aumentos nos níveis de 1,N2-propanodGuo. A formação de 8-oxo-7,8-dihidro-2-desoxiguanosina, 1,N2-eteno-2-desoxiguanosina e 1,N2-propano-2-desoxiguanosina na urina de moradores da cidade de São Paulo, também foi investigada, com o desenvolvimento de metodologia ultra-sensível e reprodutiva por HPLC e espectrometria de massa, que indicou a presença dos três adutos nas urinas analisadas. A detecção do 1,N2-propanodGuo na urina é inédita. Nossos resultados comprovam que o acetaldeído é um forte agente citotóxico e genotóxico, mesmo em concentrações muito baixas, podendo contribuir para o esclarecimento dos mecanismos de desenvolvimento de doenças atribuídas ao aldeído, como o câncer. Além disso, o desenvolvimento de metodologias ultra-sensíveis para detecção e quantificação de adutos na urina e DNA isolado contribui para o emprego destes adutos, em especial o 1,N2-propano- 2-desoxiguanosina, como possível biomarcador de exposição ao acetaldeído presente em atmosferas poluídas e em patologias associadas ao estresse redox e abuso de bebidas alcoólicas. / Acetaldehyde is a known mutagen and carcinogen that can be produced endogenously by ethanol oxidation or directly inhaled as an air pollutant produced by fuel oxidation. The toxicity of acetaldehyde was evaluated in vitro and in vivo models, by means of oxidative stress parameters such as lipid peroxidation (measured as malonaldialdehyde -MDA), DNA fragmentation and DNA adducts such as 8-oxo-7,8-dihydro-2-desoxiguanosine, 1,N2-eteno-2-desoxiguanosine and 1,N2-propano-2-desoxiguanosine, this adducts were analyzed by an ultra-sensible and reproducible HPLC coupled to mass spectrometry assay. Treatment of human normal fibroblast (IMR-90) with a wide range of concentrations (58 &#181;M to 711 &#181;M) resulted in an increase in citotoxicity, lipid peroxidation, DNA fragmentation, intracellular calcium release and DNA adducts. Furthermore, lycopene (20 &#181;M) presented a protective effect against the cellular deleterious properties of acetaldehyde. Treatment of Wistar rats for 8 and 30 days with 150 mg/kg and 60 mg/kg intra-peritonially or by gavage resulted in increased toxicity, measured by lipid peroxidation and DNA damage in liver and brain. The detection of DNA adducts was shown an important tool for the identification of deleterious effects induced by exposure to the aldehyde. Animals treated by inhalation, of amounts commonly found in polluted air samples, presented increased levels of lipid peroxidation in a dose dependent manner in liver and lungs. Nevertheless, in the brain of those animals the higher concentration was devoid of toxic effect measured as MDA levels. Lung tissue presented increased levels of DNA fragmentation. Furthermore, increased levels of 1,N2-&#949;dGuo and 1,N2-propanodGuo was also observed in lungs of all animals. In DNA from livers, 1,N2-propanodGuo presented increased levels. Formation of 8-oxo-7,8-dihydro-2-desoxiguanosine, 1,N2-eteno-2-desoxiguanosine and 1,N2-propano-2-desoxiguanosine in urine samples of people living in the city of São Paulo were also investigated using a newly developed and ultra-sensible methodology base in HPLC coupled to mass spectrometry. This methodology enabled us to detect, for the first time, the presence of 1,N2-propanodGuo in urine samples. In summary, our results demonstrate the acetaldehyde is a strong cytotoxic and genotoxic agent even at low concentrations, being able to contribute to the development of pathology such as cancer. Furthermore, the development of a very ultra-sensitive methodology for the detection of these adducts, mainly ,N2-propano- 2-desoxiguanosine, enables its use as a possible biomarker of acetaldehyde exposure in polluted air samples and in pathologies associated with redox unbalance and ethanol consumption.

A ingestão de clorofilina cupnca (Chl-Cu), na forma de corante ou suplemento alimentar tem sido associada a potenciais efeitos benéficos e à prevenção de doenças crônicas. Contudo, são poucos os estudos relativos à sua absorção in vivo, atividade antioxidante e impacto no estado nutricional. Diante desses fatos, foram realizados três experimentos com ratos, nos quais foram fornecidas dietas suplementadas com o 1 e 3% de Chl-Cu. No primeiro experimento foi comprovada a absorção da Chl-Cu para o sangue e distribuição para fígado e rins. A análise da Chl-Cu comercial por CLAE evidenciou a presença de dois componentes principais, a clorina cúprica e4 e clorina cúprica e6. A clorina cúprica e4 foi efetivamente absorvida e detectada no soro, fígado e rins, enquanto a clorina cúprica e6 não foi detectada. Esses resultados indicam que a clorina cúprica e6 foi degradada durante a passagem pelo trato gastrointestinal ou não foi absorvida e distribuída para os órgãos. A análise histológica do intestino não indicou qualquer alteração morfológica. No segundo experimento foi avaliado o potencial antioxidante da Chl-Cu em ratos sob estresse oxidativo induzido por deficiência de vitamina E, e administração concomitante de Chl-Cu na dieta. A Chl-Cu foi capaz de proteger o tecido cerebral contra o aumento nos níveis de TBARS, mas o mesmo não foi observado no tecido hepático. Não houve diferença significativa na atividade das enzimas antioxidantes (CAT, SOD, GPx e GR) entre os grupos controle, deficiente em vitamina E e suplementado com Chl-Cu. Desta forma, o efeito antioxidante da Chl-Cu parece ser relacionado a uma proteção contra a peroxidaçãolipídica in situ, mas não com a modulação enzimática. Foi possível observar ainda, que os animais que receberam suplementação com Chl-Cu apresentaram ganho de peso menor que os respectivos controles. Um terceiro experimento foi realizado para investigar se o reduzido ganho de peso dos animais foi causado pela baixa aceitação da dieta ou estaria relacionado a algum efeito antinutricional da Chl-Cu. Em ensaio biológico pair-fed, o efeito negativo da Chl-Cu no desenvolvimento dos animais foi confirmado. A ingestão do pigmento levou também a uma diminuição na digestibilidade protéica aparente indicando ter havido comprometimento na absorção do N protéico e possivelmente de algum outro nutriente..A literatura indica a formação de complexos da Chl-Cu com diferentes componentes alimentares apoiando a hipótese de que a Chl-Cu possa ter interferido na utilização de proteínas e possivelmente de outros nutrientes pelo organismo animal. / The ingestion copper chlorophyllin (Cu-Chl) in form of as food colorant or supplement has been associated with potential beneficiai effects and the prevention of chronic diseases. However, little is known about Cu-Chl absorption in vivo, its antioxidant activity and its impact on status nutritional. In view of these facts, three experiments were carried out on rats fed 1 and 3% Cu-Chl supplemented diets. In the first experiment, the absorption of the pigment into the bloodstream and distribution to the liver and kidneys was comproved. HPLC analysis of food-grade Cu-Chl evidenced two main components, copper-chlorin e6 and copper-chlorin e4. The Cu-chlorin e4 was effectively absorbed and found in serum, liver and kidneys, while Cu-chlorin e6 was not detected. This result indicates that Cu-chlorin e6 was either not absorbed and distributed to organs or was degraded during its passage through the gastrointestinal tract. Histological analyses of the intestine did not show any morphological alteration. In a second experiment the antioxidant potential of Cu-Chl in rats under oxidative stress induced by vitamin E deficiency and simultaneous Cu-Chl administration in diet was investigated. The presence of chlorophyllin protected brain tissue from increased TBARS leveis, however the same effect was not observed in liver. There was no significant differences in activities of antioxidant enzymes (CAT, SOD, GPX and GR) among control, vitamin E deficient and Cu-Chl-supplemented groups. Therefore, any antioxidant effect of Cu-Chl seems to be related to in situ protection against peroxidation but not to antioxidant enzyme modulation. Weight gains of the animais receiving Cu-Chl supplemented diets were lower than those of the control group. A third experiment was conducted to evaluate whether the reduced weight gain was caused by low food acceptance or by an antinutritional effect of Cu-Chl. This biological pair-fed test confirmed the negative effect of CuChl on the development of rats. The pigment ingestion also decreased the apparent protein digestibility indicating that N protein and possibly other nutrients had itsabsorption compromised. Literature evidenced formation of Cu-Chl complexes with different food components supporting the hypothesis that Cu-Chl might have interfered in the utilization of proteins and possibly other nutrients by the animal organism.

Ceriporiopsis subvermispora é um fungo filamentoso, muito seletivo na degradação de lignina e, por isso, tem sido uma das espécies mais estudadas no processo de biopolpação. A biopolpação consiste em um tratamento biológico da madeira que antecede etapas convencionais de polpação, proporcionando níveis de economia de energia elétrica no processo que podem atingir valores de 30 a 40%. Para degradar a lignina, esse fungo secreta a enzima manganês-peroxidase (MnP), a qual requer um ácido carboxílico para quelar e transportar íons Mn3+ oriundos do seu ciclo catalítico. O complexo quelante-Mn3+ degrada apenas frações fenólicas da lignina, porém pode também iniciar a peroxidação de lipídeos e com isso gerar radicais peroxila que apresentam capacidade oxidativa suficiente para degradar estruturas não-fenólicas da lignina. Com base nesses aspectos, o presente trabalho teve o objetivo de avaliar a degradação de lignina por reações que envolvem a peroxidação de ácido linoléico iniciadas por metabólitos extracelulares extraídos de cultivos de C. subvermispora. Também foram avaliados sistemas miméticos baseados nos íons Fe2+ e Mn3+ como iniciadores das mesmas reações. Essencialmente, foi estudada a degradação de lignina in vitro em reações iniciadas por sistemas compostos que incluíram, MnP/Mn+2/H2O2, Fe3+/agentes redutores de Fe3+ produzidos durante a biodegradação da madeira, íons Mn+3 ou íons Fe+2, todos adicionados ao ácido linoléico. Para realizar esse estudo foi necessário preparar, tanto MnP, quanto compostos redutores de Fe3+, em cultivos de C. subvermispora. Também foram preparados e caracterizados dois substratos para as reações em estudo. Esses substratos compreenderam um complexo lignina-carboidrato (CLC) e um modelo de um material lignocelulósico completo, porém moído e livrado de toda a fração de extrativos. Nos dois casos, o material de partida foi à madeira de Eucalyptus grandis. A caracterização química desses substratos indicou um teor de lignina de 44,8% e 29,0%, respectivamente. Reações de peroxidação de ácido linoléico iniciadas pelos sistemas em estudo mostraram que todos foram efetivos para esse propósito, sendo que as maiores taxas de consumo de oxigênio durante essas reações foram observadas nos meios reacionais que continham Fe2+ em solução. O CLC inibiu as reações de peroxidação quando adicionado ao meio reacional em concentraçãoes maiores do que 0,3 mg/mL. Entretanto, reações prolongadas por 72 h com o CLC numa concentração inicial de 1 mg/mL indicaram que ele sofreu despolimerização. As vias de degradação da lignina contida no CLC ou na madeira de E. grandis moída envolveram a despolimerização da molécula, ou simplesmente a oxidação das cadeias laterais e das estruturas fenólicas livres. Quando o sistema foi baseado na ação de MnP/Mn+2/H2O2/ácido linoléico, foram comprovadas vias de degradação da lignina que envolveram desde a simples oxidação do carbono-&#945; até a quebra de ligações do tipo &#946;-O-4 e/ou entre os carbonos &#945; e &#946;. Os resultados obtidos corroboraram dados anteriormente publicados para a ação de C. subvermispora in vivo. Uma exceção foi à observação da reação de simples oxidação do C&#945; nos sistemas in vitro, que havia sido descartada em trabalhos anteriores que se basearam na caracterização de lignina contida em madeira biotratada por C. subvermispora (sistema in vivo). Os resultados permitiram concluir que vários sistemas miméticos podem iniciar a peroxidação de ácido linoléico in vitro. Quando essas reações foram conduzidas na presença de lignina (CLC ou E. grandis moído) foi possível observar transformações importantes na estrutura da lignina que eventualmente poderiam ser exploradas, por exemplo, em etapas de processos de branqueamento de polpas kraft. / The white-rot fungus Ceriporiopsis subvermispora degrades lignin selectively, being one of the most studied species in biopulping. Biopulping consists of a biological treatment of wood that precedes conventional pulping stages. The process can provide up to 30-40% of energy savings in mechanical pulping. To degrade lignin, this fungus secretes the enzyme manganese-peroxidase (MnP), which needs carboxylic acids to chelate and transport Mn3+ ions formed in the catalytic cycle of the enzyme. The chelate-Mn3+ complex is able to degrade phenolic structures of lignin; however, can also initiate lipid peroxidation reactions generating peroxyl radicals that are able to degrade nonphenolic lignin structures. Based on this background, the aim of this work was to evaluate lignin degradation through linoleic acid peroxidation reactions initiated by extracellular metabolites recovered from C. subvermispora cultures. Some biomimetic systems based on Fe2+ and Mn3+ ions were also evaluated as initiators of such reactions. The lignin degradation was studied in reaction systems composed of MnP/Mn+2/H2O2, Fe3+-reducing compounds produced during wood biodegradation by C. subvermispora, Mn+3 or Fe+2 ions, all of them in the presence of linoleic acid. To perform this study, MnP and Fe3+-reducing compounds were initially produced in C. subvermispora cultures. Two different reaction substrates were also prepared. One was a lignin-carbohydrate complex (LCC) and, the other, was a complete lignocellulosic material that was milled and extracted to remove the extractive fraction. Both substrates were prepared from Eucalyptus grandis wood. The chemical characterization of the substrates showed 44.8 % and 29.0 % of total lignin, respectively. Linoleic acid peroxidation reactions initiated by the studied systems showed that all of them were efficient on this purpose. The highest oxygen consumption rates during these reactions were observed in the Fe2+ initiated reactions. The LCC inhibited the peroxidation reactions when added to the reaction medium at concentrations higher than 0.3 mg/mL. However, prolonging the reactions up to 72h with LCC at 1 mg/mL showed that it was depolymerized. The lignin degradation routes involved depolymerization or simple side chain and free-phenolic structure oxidations. When the reactive system was based on the use of MnP/Mn+2/H2O2/linoleic acid, some lignin degradation routes were demonstrated and they included C&#945;-oxidation, as well as &#946;-O-4 and/or C&#945;-C&#946; cleavages. These results corroborate previous findings published for the action of C. subvermispora in vivo. One exception was the simple C&#945; oxidation that was observed for the in vitro reactions, but was ruled out by previous works that were based on the characterization of residual lignins extracted from wood samples biotreated by C. subvermispora (in vivo system). The current results permitted to conclude that several mimetic systems were able to initiate linoleic acid peroxidation in vitro. When these reactions were performed in the presence of lignin (LCC or milled E. grandis) it was possible to show the occurrence of several lignin transformation reactions that could be exploited, for example, in pulp bleaching processes.

A paraoxonase sérica humana (PON) vem sendo amplamente estudada. Além da capacidade de PON1 em hidrolisar compostos organofosfatados, sabe-se, atualmente, que toda a família PON (composta por PON1, PON2 e PON3) promove a proteção de lípides, incluindo-se a lipoproteína de baixa densidade (LDL) contra a oxidação. O gene da PON1 sérica apresenta dois sítios polimórficos bem determinados: a troca Gln192Arg (Q/R) e Met55Leu, os quais estão associados com diferenças na atividade e concentrações séricas da enzima, respectivamente. Também o polimorfismo Cys311Ser parece contribuir sinergisticamente com o alelo PON1-192R quanto ao risco cardiovascular em algumas populações. Já foi demonstrado, por sua vez, que pacientes infectados pelo vírus HIV podem desenvolver dislipidemia e que tanto a atividade como a concentração de PON1 podem ser influenciadas por esta infecção. O objetivo deste estudo foi determinar as freqüências alélicas dos polimorfismos genéticos PON1-192QR, PON1-55LM, PON2-311SC e PON2-148AG, bem como avaliar a atividade de PON1 e a peroxidação lipídica no plasma de indivíduos portadores de HIV. Materiais e Métodos após aprovação pela comissão de ética e da aplicação do termo de consentimento pós-esclarecido, 350 (264 homens e 86 mulheres) pacientes infectados pelo HIV foram incluídos no estudo. Foi avaliado ainda um grupo de 32 (23 homens e 9 mulheres) indivíduos recentemente diagnosticados como portadores do vírus. Uma população saudável composta por 179 doadores de sangue, todos de sexo masculino, foi avaliada como controle. Após a extração do DNA, procedeu-se à genotipagem para os polimorfismos de PON1 e PON2 através de PCR-RFLP. A atividade paraoxonase de PON1 foi avaliada por espectrofotometria empregando-se paraoxon como substrato. O colesterol total, VLDL-colesterol, HDL-colesterol e triglicérides foram determinados por métodos padrão. A fração LDL-colesterol foi calculada pela fórmula de Friedwald. Resultados As freqüências alélicas para os polimorfimos de PON1 nos pacientes foram: 36,43% para o alelo PON1-192R, 57,86% para PON1-55L, 65,57% para PON2-311S e 76,43% para o alelo PON2-148A. No grupo de indivíduos recentemente diagnosticados como portadores de HIV estas freqüências foram 37,50%, 51,56%, 81,25% e 68,75, respectivamente. No grupo composto pelos saudáveis, a freqüência alélica de PON1-192R foi 43,02%, a de PON1-55L foi 68,99%, a do alelo PON2-311S foi 67,60% e, por fim, a freqüência do alelo PON2-148A foi 75,14%. Conclusões As distribuições alélicas dos polimorfimos em PON1 e PON2 foram similares dentre os portadores de HIV e os controles. A relação entre os genótipos PON1-192QR e/ou PON1-55LM e a atividade de PON1 em pacientes não diferiu daquela observada nos controles. Observou-se ainda, aumento do colesterol, dos triglicérides e da peroxidação lipídica no plasma dos infectados pelo vírus e, nos pacientes, uma maior atividade enzimática dentre os possuidores de contagem de linfócitos CD4+ acima de 500 células por mm3. / Human serum paraoxonase (PON) has been the subject of a number of studies. Beside the capacity of PON1 in hydrolyzing organophosphate compounds, it is known now that the entire PON family (which comprises PON1, PON2 and PON3) protects lipids, including low-density lipoprotein (LDL), from oxidation. Serum PON1 gene presents two well-determined genetic polymorphic sites: a Gln192 Arg (Q/R) and Met55 Leu, which are associated with differences in enzymatic activity and serum concentrations, respectively. Moreover, PON2 Cys311 Ser polymorphism seems to contribute synergistically with PON-192R allele to cardiovascular risk in some populations. It has been shown that HIV infected patients may develop dyslipidemia and that PON1 activity and concentration may be influenced by this infection. The aim of this study was to determine allelic frequencies of PON1-192QR, PON1-55LM, PON2-311SC and PON2-148AG genetic polymorphisms, evaluate PON1 activity and lipid peroxidation in plasma of HIV patients. Methods and Subjects after ethical committee approval and written consent, 350 (264 men and 86 women) HIV infected patients were included in the study. It was also evaluated a group of 32 recently diagnosed HIV individuals (23 men and 9 women). As controls, a healthy population formed by 179 men, blood donors, was studied. After DNA extraction PON1 and PON2 genotyping were performed by PCR-RFLP. Paraoxonase activity of PON1 was evaluated spectrofotometrically using paraoxon as substrate. Serum cholesterol, VLDL-cholesterol, HDL-cholesterol and triglycerides were analyzed by standard methods. LDL-cholesterol was calculated by Friedewald formula. Results: Allelic frequencies for PON1 polymorphisms in patients were: 36,43% for PON1-192R, 57,86% for PON1-55L, 65,57% for PON2-311S and 76,43% for PON2-148A. In recently diagnosed individuals these frequencies were 37,50%, 51,56%, 81,25% and 68,75% respectively. In controls, PON1-192R allelic frequency was 43,02%, PON1-55L was 68,99%, PON2-311S was 67,60% and PON2-148A was 75,14%. Conclusion: Allelic distributions of PON1 and PON2 polymorphisms were similar in HIV patients and controls. The relationship between PON1-192 QR and/or PON1-55LM genotypes and enzyme activity in patients were not different from controls. It was also observed an elevation of cholesterol, tryglicerides and lipid peroxidation levels in plasma of infected patients and, in this group, a higher activity in those which CD4+ cells counting was more than 500 cell/mm3.

O fluoreto (F) é um axioma toxicológico. Embora seja indiscutível a importância da sua utilização na prevenção de cárie, muito se discute a respeito da racionalização do seu uso em termos da sua toxicidade e benefícios. Muitos trabalhos sugerem que o F em diferentes concentrações induz o estresse oxidativo em diversos tecidos de diferentes animais experimentais. O presente estudo teve como objetivo avaliar a influência da administração do fluoreto de sódio (NaF) em dois protocolos experimentais, um agudo e outro a longo termo, em alguns parâmetros indicativos do estresse oxidativo nas glândulas submandibular (SM) e parótida (PA) de ratos. No experimento agudo, os animais do grupo experimental foram tratados com uma dose única intraperitoneal de NaF (15 mg F-/kg p.c.), enquanto que os animais do grupo controle receberam dose equivalente de NaCl a 0,9%. Os animais foram sacrificados 1, 3, 6, 12 e 24 horas após a injeção. Já no experimento a longo termo, os ratos do grupo experimental foram tratados com 100 ppm de F- adicionados na água de beber por 30, 60 e 90 dias; enquanto que o grupo controle recebeu água proveniente do sistema de abastecimento público. Após o período experimental, os animais foram eutanasiados e as glândulas salivares SM e PA foram removidas, além do sangue, que também foi coletado. Foi estudada a atividade das enzimas antioxidantes superóxido dismutase (SOD) e catalase (CAT), além da determinação dos níveis de peroxidação lipídica (MDA), proteínas totais e glicose sangüínea. Os resultados mostraram um aumento da glicemia dos animais que receberam o NaF, tanto no experimento agudo como no experimento a longo termo. Além disso, o F interferiu no sistema de defesa antioxidante das glândulas salivares de ratos. Tanto a SOD como a CAT, apresentaram alterações nas suas atividades em ambas glândulas, SM e PA, no experimento agudo e a longo prazo. Os níveis de peroxidação lipídica aumentaram nos animais do grupo experimental e este aumento foi observado tanto nas amostras de sangue como nas glândulas SM e PA de ambos os protocolos experimentais. Não foram observadas alterações na concentração de proteínas de ambas as glândulas, SM e PA, no experimento agudo. Já no experimento a longo prazo, o F provocou aumento da concentração de proteínas na glândula SM após 90 dias e diminuição deste conteúdo na glândula PA após 30 e 60 dias. Os resultados obtidos sugerem que F provocou alterações no sistema de defesa antioxidante e aumentou os níveis de peroxidação lipídica no sangue e nas glândulas salivares SM e PA de ratos. / Fluoride (F) is a toxicological axiom. Many reports have proposed that in varying concentrations, F induces increased reactive oxygen species generation, enhanced lipid peroxidation and impairs the antioxidant enzyme defence system in blood and tissues of experimental animals causing several biochemical alterations. Although the most pronounced effects of F intake are manifested in bones and teeth, soft tissues are also affected. Due to the paucity of reports investigating the short- and long-term effects of varied doses of F on soft tissues, especially salivary glands, this study aimed to evaluate the acute and long-term effects of sodium fluoride (NaF) exposure on antioxidant enzyme defence system and lipid peroxidation in the submandibular (SM) and parotid (PA) salivary glands of rats. For the acute investigation, the experimental groups of rats were injected intraperitoneally with NaF solution (15 mg F-/kg b.w.), while control groups were administered the same volume of sodium chloride solution (0,9%). The animals were euthanized in groups 1, 3, 6, 12 and 24 hours after injection. To evaluate long-term exposure effects, experimental groups of rats were administered 100 pmm F- in their drinking water for 30, 60 and 90 days. The control groups were provided with untreated tap water over the same periods. In all groups, after euthanization the SM and PA glands of each rat were extracted and analyzed for superoxide dismutase (SOD) and catalase (CAT) activities, malondialdehyde (MDA), protein and blood glycemia content. For both acute and long-term experiments, the experimental groups demonstrated higher levels of glycemia, altered levels of SOD and CAT in both glands, and increased levels of MDA in blood and salivary tissues of both glands. There were no differences in protein content for the acute experiment, but in the long-term experiment, increased protein levels were observed after 90 days in the SM gland and decreased protein levels were observed in the PA gland after 30 and 60 days. These results suggest that F impaired the antioxidant defence system and enhanced the levels of MDA in blood and SM and PA salivary glands of rats.

Os ânions inorgânicos nitrato (NO3-) e nitrito (NO2-) por muito tempo foram considerados produtos finais inertes do metabolismo do óxido nítrico (NO) e constituintes indesejáveis da dieta. Entretanto, é crescente o interesse das potenciais reações que podem se processar em meio fisiológico e, que envolvem especialmente o íon nitrito mediadas por complexos de metais de transição. Ferro-heme presente em proteínas como a mioglobina podem formar complexos porfirínicos com NO, gerando espécies que podem atuar principalmente como catalisadores em diversas vias biológicos importantes. Complexos com NOx coordenado a ferro-heme estão envolvidos tanto no processo da cura da carne (pigmentação da carne), como em processos redox, nos quais são capazes de oxidar substratos indiretamente pela produção de espécies reativas ou diretamente por reações de transferência de átomo de oxigênio (TAO). Os lipídeos, constituintes celulares fundamentais na composição de membranas e lipoproteínas, podem servir como substratos para essas reações e, sua oxidação pode ocasionar danos ao organismo. Tióis, importantes antioxidantes e constituintes de proteínas, também podem participar desse tipo de reações e, conseqüentemente gerar danos ao organismo. Considerando que o mecanismo e os parâmetros cinéticos e termodinâmicos destas reações ainda não foram completamente estabelecidos para explicar a vasta funcionalidade destes complexos, o presente projeto de pesquisa visa proporcionar um melhor conhecimento das reações redox envolvendo NOx e mediadas por porfirinas de ferro em alimentos e sistemas biológicos. / For long time, the anions nitrate (NO3-) and nitrite (NO2-) were considered inert end products of nitric oxide (NO) metabolism and undesirable constituents of the diet. Currently, there is an increasing interest for potential reactions which may occur in physiological conditions involving specially the nitrite ion and mediated by transition metal complexes. Heme NOx iron complexes are involved in meat curing process (meat pigmentation) and are able to oxidize substrates indirectly generating reactive species or directly by oxygen atom transfer reactions (OAT). Lipids, fundamental cellular constituents of membranes and lipoproteins, and thiols, important antioxidants and protein constituents, may serve as substrates to OAT and their oxidation may promote damage to the organism Considering that the mechanism and kinetic and thermodinamic parameters of these reaction have not yet been fully elucidated to explain the varied functionality of these complexes, the present research project aim to bring a better understanding of redox reactions involving NOx mediated by iron porphyrins in foods and biological systems. Thiols, important antioxidants and protein constituents, may serve as substrates to OAT and their oxidation may promote damage to the organism. The present work aims to bring a better understanding of the mechanism, kinetic and thermodynamic parameters of the reaction involving nitrite mediated by iron-porphyrins in food and biological systems.