Este trabalho centrou-se no desenvolvimento tecnológico e na caracterização de nanopartículas poliméricas (nanocápsulas ou nanoesferas) contendo melatonina, empregando diferentes composições, métodos de preparação e concentrações de melatonina. De uma maneira geral, as diferentes suspensões nanoparticuladas foram caracterizadas segundo a determinação dos teores totais de melatonina, a determinação das taxas de associação da melatonina aos nanocarreadores, a análise morfológica, a determinação dos diâmetros médios de partículas e polidispersões, além da determinação dos valores de potenciais zeta. As suspensões de nanocápsulas ou de nanoesferas foram preparadas pelos métodos de deposição interfacial ou de nanoprecipitação, respectivamente. Foram avaliadas as influências do tipo de polímero [Eudragit® S100, Eudragit® RS100, poli(ε-caprolactona) ou poli(lactideo)], de óleo (triglicerídeos dos ácidos cáprico e caprílico, óleo mineral ou Eutanol G®) e de tensoativos (polissorbato 80, poloxamer 188, monooleato de sorbitano, monoestearato de sorbitano ou lecitina) sobre as características físico-químicas das suspensões. Os resultados demonstraram que as nanopartículas apresentaram diâmetros inferiores a 350 nm, encapsulação parcial da melatonina e morfologia esférica. As suspensões de nanoesferas apresentaram eficiências de encapsulação similares, mas diâmetros inferiores às respectivas nanocápsulas. O tipo de polímero empregado influenciou nas taxas de associação da melatonina. De acordo com a maior eficiência de encapsulação (56 %), nanocápsulas preparadas com Eudragit S100® foram selecionadas para secagem por aspersão, empregando dióxido de silício coloidal (3 % m/V). As micropartículas nanorrevestidas obtidas apresentaram eficiência de encapsulação de 93 % e foram capazes de controlar a velocidade de liberação da melatonina, comparativamente ao fármaco puro. O estudo de estabilidade das suspensões de nanocápsulas, comparativamente à nanoemulsão e à nanodispersão dos tensoativos, mostrou que a composição dos sistemas e as condições de armazenamento influenciaram a estabilidade físico-química das formulações. Um delineamento fatorial 23 foi também realizado objetivando-se a comparação das características físicoquímicas de nanocápsulas de Eudragit RS100® contendo melatonina obtidas através de deposição interfacial ou de emulsificação-difusão. As taxas de associação da melatonina não foram influenciadas pela composição das formulações e nem pelo método de preparação empregado. Por outro lado, os diâmetros, as polidispersões, os potenciais zeta, os valores de pH e a estabilidade físico-química foram influenciados pelo método de preparação e/ou pela composição dos sistemas. As propriedades antioxidantes da melatonina associada a nanopartículas foram também avaliadas. Desta forma, experimentos in vitro de lipoperoxidação de microssomas hepáticos e de lipossomas de fosfatidilcolina, induzida pelo radical ascorbil, foram realizados. Nanocápsulas ou nanoesferas preparadas com Eudragit S100® foram selecionadas para o estudo, com base na maior eficiência de associação do fármaco. Nanoemulsão também foi testada para verificar a influência da presença do polímero. A presença da melatonina foi capaz de proteger os lipídios em comparação aos controles, com influência da formulação, da dose de melatonina e do modelo de membrana empregado. Apenas os nanocarreadores poliméricos (nanocápsulas ou nanoesferas revestidas com polissorbato 80) contendo melatonina foram capazes de aumentar significativamente a atividade antioxidante deste fármaco nos dois modelos de membrana empregados. Finalmente, nanocápsulas de Eudragit S100® revestidas com polissorbato 80 foram administradas, intraperitonealmente em camundongos sadios, e os efeitos antioxidantes agudos da melatonina in vivo foram avaliados no cérebro (córtex frontal e hipocampo) e no fígado. Os resultados demonstraram que as nanocápsulas contendo melatonina foram capazes de reduzir significativamente a lipoperoxidação no córtex, no hipocampo e no fígado, ao passo que a solução do fármaco não exerceu efeito significativo. O conjunto dos resultados demonstrou a viabilidade tecnológica da preparação de sistemas poliméricos nanoparticulados e microparticulados contendo melatonina, na forma de suspensão ou de pós, com potencial aplicação tanto no aumento da atividade antioxidante quanto no controle da liberação deste fármaco. / This work has been based on the development and characterization of the melatoninloaded polymeric nanoparticles (nanocapsules or nanospheres) employing different system compositions, methods of preparation and melatonin concentrations. In general, the different nanoparticle suspensions were characterized in terms of melatonin content and its association within the particles, morphology, mean size and polydispersity of the particles, as well as the zeta potentials. The nanocapsule or nanosphere suspensions were prepared by interfacial deposition or nanoprecipitation methods, respectively. The influences of the type of the polymer [Eudragit® S100, Eudragit® RS100, poly(ε-caprolactone) or poly(lactide)], of the oil nature (caprylic/capric triglyceride, mineral oil or Eutanol G®) and of the type of surfactants (polysorbate 80, poloxamer 188, sorbitan monooleate, sorbitan monostearate or lecithin) on the physicochemical characteristics of suspensions were evaluated. The results demonstrated that the nanoparticles presented mean size lower than 350 nm, partial encapsulation of melatonin and they were spherically shape. The nanosphere suspensions presented similar encapsulation efficiencies to nanocapsules, however, the former presented a lower mean size of particles. The type of polymer used in the formulations influenced the encapsulation efficiencies. The nanocapsules prepared with Eudragit S100® were selected to be spray-dried, using colloidal silicon dioxide (3 % w/v), due to the highest encapsulation efficiency (56 %). The nanoparticle-coated microparticles presented the encapsulation efficiency of 93 % and they controlled the release rate of melatonin when compared to the pure drug. The physicochemical stability evaluation of the melatonin-loaded nanocapsule suspensions compared to the nanoemulsion or the nanodispersion of surfactants showed that the composition of the melatonin-loaded system and the storage conditions influenced the physicochemical stability of the formulations. Melatonin-loaded Eudragit RS100®-nanocapsule suspensions prepared by interfacial deposition or by emulsification-diffusion techniques were also compared in terms of physicochemical characteristics using a 23 fatorial-design. The formulation composition or the preparation methods did not influence the encapsulation efficiencies. However, the mean size, polydispersity, zeta potential, pH and physicochemical stability were influenced by the formulation composition and/or by the preparation methods. The antioxidant properties of the melatonin-loaded nanoparticle suspensions were also evaluated. Hence, phosphatidylcoline liposomes or liver microsomes were used as model of the lipid membrane and in vitro lipid peroxidation was induced by free radical ascorbyl. The melatonin-loaded Eudragit S100® nanoparticles (nanocapsules and nanospheres) were selected to this study based on the highest encapsulation efficiencies. The nanoemulsion was also evaluated for studying the influence of the presence of the polymer The results demonstrated that the lipids were protected against peroxidation due to the presence of the melatonin, and this effect depended on the type of formulation, drug concentration and on the type of the membrane model. Only the melatonin-loaded polymeric nanocarriers (polysorbate 80-coated nanocapsules or nanospheres) were able to improve the antioxidant action of melatonin in both membrane model. Finally, the in vivo acute antioxidant capacities of melatonin-loaded polysorbate 80-coated Eudragit S100® nanocapsules in the brain (frontal cortex and hippocampus) and in the liver were compared to the effect of the drug solution, after 1 h of intraperitoneal administration in mice. It was verified that the melatonin-loaded nanocapsules significantly decreased the lipid peroxidation in the cortex, in the hippocampus and in the liver. On the other hand, the melatonin solution did not significantly decrease the lipid peroxidation. Briefly, the results demonstrated the technological viability of the preparation of melatonin-loaded polymeric nanoparticulated and microparticulated systems in the form of suspension or powder. These polymeric particulated systems presented potential applications in both to improve the antioxidant activity and to control the release profile of melatonin.

Os compostos carbonílicos no estado triplete (CCT) são considerados espécies reativas de oxigênio uma vez que possuem comportamento químico semelhante ao de radicais alcoxil. Quando formadas em sistemas biológicos, estas espécies podem estar envolvidas tanto em processos benéficos quanto deletérios ao organismo, como é o caso da lipoperoxidação, onde CCT não só são gerados como também iniciam ou amplificam o processo. Visando estudar a capacidade de dienos conjugados de suprimir a energia triplete de tais compostos, de forma a diminuir seus efeitos deletérios, determinou-se as constantes de supressão, para quatro diferentes dienos, de acetona triplete gerada pela da termólise do tetrametil-1 ,2- dioxetano e pelo sistema enzimático isobutanal/ \"horseradish peroxidase\"/O2 Todos os dienos apresentaram constantes de supressão de ordem difusional. Foi analisada também a forma pela qual os dienos suprimem a acetona triplete e concluiu-se que tanto dienos com hidrogênios alílicos (2,4-hexadienoato e seu éster etílico), potencialmente abstraíveis, quanto dienos sem estes hidrogênios (2 ,4-pentadienoato e seu éster metílico), suprimem a acetona por um processo físico de transferência de energia, que leva à sua fotoisomerização cis,trans. A reatividade destes dienos frente a espécies reativas de oxigênio comumente formadas em sistemas de lipoperoxidação, como o oxigênio singlete, radicais hidroxil, peroxil e superóxido, foi também testada, mostrando que nenhum dos dienos apresenta atividade sequestradora destas espécies. Experimentos preliminares de lipoperoxidação em sistemas biomiméticos (mitocôndrias e microssomos isolados de fígado de rato), mostraram que o trans, trans-2,4-hexadienoato de etila é capaz de inibir o inchamento mitocondrial induzido por benzofenona triplete e de suprimir a quimiluminescência de microssomos induzida por Fe2+/ ascorbato. Concluiu-se assim que dienos conjugados, contendo ou não hidrogênios alílicos, podem ser usados como supressores específicos de compostos carbonílicos triplete em sistemas biológicos e contribuir para o esclarecimento dos mecanismos de reação destes processos. / Triplet carbonyls can be named reactive oxygen species once they behave chemically as alkyloxyl radicals and therefore can potentially drive beneficial and deleterious processes in biological systems. In the case of lipid peroxidation, these species have been found not only to be reaction products but also to amplify the radical chain by hydrogen abstraction of polyunsatured lipid molecules. With the aim of finding efficient and reliable chemical probes for triplet carbonyls, we studied here the quenching properties of conjugated dienes, namely 2,4-hexadienoate and 2,4- pentadienoate anions and corresponding alkyl esters, upon triplet acetone generated either chemically (thermolysis of tetramethyl-1 ,2-dioxetane) or enzymically (aerobic oxidation of isobutanal/horseradish peroxidase). As expected, the quenching rate constants were found to be diffusion controlled, although those for the pentadienoate derivatives were 3-fold lower than those measured for the hexadienoates. Therefore, independently of the presence of allylic hydrogens in the diene probe, the triplet acetone quenching occurred by a physical process followed by cis,trans-isomerization, without hydrogen abstraction from the quencher. The reactivity of the studied dienes towards oxygen reactive species known to be formed during lipid peroxidation, such as singlet oxygen, and peroxyl, hydroxyl and superoxide radicals, was also investigated to assure they would not interfere with the radical lipoperoxidation chain. Indeed, none of the dienes showed antioxidant activity on classical model systems. Preliminary experiments with model systems widely used to study lipid peroxidation showed that the trans, trans-ethyl sorbate can inhibit the mitochondrial swelling induced by enzymically formed triplet benzophenone and to quench the chemiluminescence of microsome preparations challenged with iron/ascorbate. This is in agreement with reported work showing that the lipid peroxidation chain associated with mitochondria permeabilization and polyunsaturated fatty acid peroxidation is amplified by intermediate triplet carbonyl products. Altogether our data indicate that conjugated dienes can be used as specific quenchers of triplet carbonyls formed in biological systems without reacting with other reactive intermediates.

Resumo não disponível

A utilização de fatores hepatotróficos (FH) tem trazido importantes avanços no tratamento de algumas doenças hepáticas. A avaliação dos efeitos dessas substâncias pode ser feita com o uso de modelos in vivo, como a regeneração hepática após a hepatectomia parcial ou in vitro, como a cultura de hepatócitos, células estreladas ou outros tipos celulares do fígado. O modelo de cultura demonstra ser útil por possibilitar a análise individualizada de determinadas substâncias ou soluções diretamente nas células-alvo, facilitando o delineamento de seu mecanismo de ação. Dessa forma, o presente trabalho estudou in vitro os efeitos da administração de fatores hepatotróficos (FH) em hepatócitos isolados de fígados de ratos, avaliando seu metabolismo e proliferação celular. Trinta ratos Wistar fêmeas foram utilizados, o fígado retirado e, por digestão enzimática in situ, suas células foram dissociadas e os hepatócitos separados em gradiente de Percoll 45%; cultivados em meio DMEM/F12, tratadas com diferentes concentrações dos FH (1X, 5X e 10X) e analisadas em intervalos de 24, 48 e 72 horas. A viabilidade e a proliferação celular foram avaliadas pelo método colorimétrico MTT, a toxicidade pelo iodeto de propídeo, o potencial elétrico da membrana mitocondrial pela Rodamina 123 e a expressão da citoqueratina 8, 18 e desmina como marcadores do citoesqueleto. O metabolismo hepático foi avaliado pela depuração do verde de indocianina (VIC), pela quantificação de colágeno tipo I e pela formação de radicais lipídicos poliinsaturados peroxidados. A técnica utilizada para a obtenção de hepatócitos mostrou-se eficaz com viabilidade superior a 90%, sem apresentar toxicidade, com manutenção do potencial mitocondrial e com marcação positiva para citoqueratinas 8, 18 e desmina. A adição dos FH aumentou a proliferação dos hepatócitos nos três períodos analisados em relação ao grupo controle. Os FH não demonstraram toxicidade em cultura primária de hepatócitos em nenhuma das concentrações avaliadas ao longo de todos os períodos experimentais. A adição dos FH na concentração de 10X evitou a formação de radicais livres, protegendo os hepatócitos da lipoperoxidação. Por outro lado, a avaliação funcional das culturas primárias pelo teste VIC mostrou-se eficaz na determinação do metabolismo dos hepatócitos, como a manutenção dos níveis das transaminases e amilase. Os hepatócitos mantidos em cultura primária após a adição dos FH em todos os períodos analisados aumentaram a produção de colágeno, e também foram capazes de modificar a distribuição da população de células nas fases quiescentes, aumentando sua capacidade de síntese. A adição dos FH nas concentrações estudadas nas culturas de hepatócitos mostrou-se eficaz na manutenção dessas células, mantendo-se funcionalmente ativos, com a expressão dos marcadores de seu metabolismo e diferenciação. / The use of hepatrotophic hic factors (HF) has provided important advances in the treatment of several hepatic disorders. The evaluation of this treatment may be carried out by in vivo models, as experiments on hepatic regeneration after partial hepatectomy; or in vitro models as culture of hepatocytes, stellate cells or any other hepatic cell. This last model allows an individual analysis of the studied substances on their target cells, providing the possibility of further investigation on the mechanisms involved. Therefore, the present study evaluated the in vitro effects of the hepatotrophic factors administration on the metabolism and proliferation of cultured hepatocytes from normal rat liver. Liver from 30 Wistar rats were used, and after in situ enzimatic dissociation, hepatocytes were collected and separated by 45% Percoll density gradient, cultivated in DMEN/F12 media supplemented with different HF concentrations (1×, 5× and 10×) and finally analyzed at 24, 48 and 72hs intervals. Cell viability and proliferation were assessed by MTT colorimetric assay, cell toxicity by propidium iodide, mitochondrial membrane electrical potential by 123 rodamine test and cytokeratin 8, 18 and desmin as cytoskeleton markers. Hepatic metabolism was evaluated by infusion of indocianine green (ICG), by type I collagen quantification and by peroxided polyunsaturated lipid radicals production. The techniques used in order to collect hepatocytes proved to be efficient, with a viability higher than 90%, no toxicity, and the maintenance of the mitochondrial membrane potential and positive labeling for cytokeratins (CK) 8, 18 and desmin. The HF addition increased the proliferation of hepatocytes in the three periods analyzed, when compared to the control group. The HF did not show any toxicity in primary hepatocytes culture regardless of the concentration evaluated along the experimental periods. The HF addition impaired the production of free radicals, protecting the hepatocytes from the lipid peroxidation. On the other hand, the functional evaluation of primary hepatocytes cultures using the ICG test proved to be efficient in the determination of the hepatocytes metabolism, as the maintenance of the transaminase and amylase levels. The hepatocytes kept in primary culture after HF addition in all the analyzed periods increased the collagen production and were also able to shift the distribution of quiescent cells population of, thus increasing their synthesis capacity. The HF addition in the studied concentrations in hepatocytes cultures proved to be efficient in the maintenance of these cells, that remain functionally active and expressing their metabolism and differentiation characteristic markers.

Este trabalho centrou-se no desenvolvimento tecnológico e na caracterização de nanopartículas poliméricas (nanocápsulas ou nanoesferas) contendo melatonina, empregando diferentes composições, métodos de preparação e concentrações de melatonina. De uma maneira geral, as diferentes suspensões nanoparticuladas foram caracterizadas segundo a determinação dos teores totais de melatonina, a determinação das taxas de associação da melatonina aos nanocarreadores, a análise morfológica, a determinação dos diâmetros médios de partículas e polidispersões, além da determinação dos valores de potenciais zeta. As suspensões de nanocápsulas ou de nanoesferas foram preparadas pelos métodos de deposição interfacial ou de nanoprecipitação, respectivamente. Foram avaliadas as influências do tipo de polímero [Eudragit® S100, Eudragit® RS100, poli(ε-caprolactona) ou poli(lactideo)], de óleo (triglicerídeos dos ácidos cáprico e caprílico, óleo mineral ou Eutanol G®) e de tensoativos (polissorbato 80, poloxamer 188, monooleato de sorbitano, monoestearato de sorbitano ou lecitina) sobre as características físico-químicas das suspensões. Os resultados demonstraram que as nanopartículas apresentaram diâmetros inferiores a 350 nm, encapsulação parcial da melatonina e morfologia esférica. As suspensões de nanoesferas apresentaram eficiências de encapsulação similares, mas diâmetros inferiores às respectivas nanocápsulas. O tipo de polímero empregado influenciou nas taxas de associação da melatonina. De acordo com a maior eficiência de encapsulação (56 %), nanocápsulas preparadas com Eudragit S100® foram selecionadas para secagem por aspersão, empregando dióxido de silício coloidal (3 % m/V). As micropartículas nanorrevestidas obtidas apresentaram eficiência de encapsulação de 93 % e foram capazes de controlar a velocidade de liberação da melatonina, comparativamente ao fármaco puro. O estudo de estabilidade das suspensões de nanocápsulas, comparativamente à nanoemulsão e à nanodispersão dos tensoativos, mostrou que a composição dos sistemas e as condições de armazenamento influenciaram a estabilidade físico-química das formulações. Um delineamento fatorial 23 foi também realizado objetivando-se a comparação das características físicoquímicas de nanocápsulas de Eudragit RS100® contendo melatonina obtidas através de deposição interfacial ou de emulsificação-difusão. As taxas de associação da melatonina não foram influenciadas pela composição das formulações e nem pelo método de preparação empregado. Por outro lado, os diâmetros, as polidispersões, os potenciais zeta, os valores de pH e a estabilidade físico-química foram influenciados pelo método de preparação e/ou pela composição dos sistemas. As propriedades antioxidantes da melatonina associada a nanopartículas foram também avaliadas. Desta forma, experimentos in vitro de lipoperoxidação de microssomas hepáticos e de lipossomas de fosfatidilcolina, induzida pelo radical ascorbil, foram realizados. Nanocápsulas ou nanoesferas preparadas com Eudragit S100® foram selecionadas para o estudo, com base na maior eficiência de associação do fármaco. Nanoemulsão também foi testada para verificar a influência da presença do polímero. A presença da melatonina foi capaz de proteger os lipídios em comparação aos controles, com influência da formulação, da dose de melatonina e do modelo de membrana empregado. Apenas os nanocarreadores poliméricos (nanocápsulas ou nanoesferas revestidas com polissorbato 80) contendo melatonina foram capazes de aumentar significativamente a atividade antioxidante deste fármaco nos dois modelos de membrana empregados. Finalmente, nanocápsulas de Eudragit S100® revestidas com polissorbato 80 foram administradas, intraperitonealmente em camundongos sadios, e os efeitos antioxidantes agudos da melatonina in vivo foram avaliados no cérebro (córtex frontal e hipocampo) e no fígado. Os resultados demonstraram que as nanocápsulas contendo melatonina foram capazes de reduzir significativamente a lipoperoxidação no córtex, no hipocampo e no fígado, ao passo que a solução do fármaco não exerceu efeito significativo. O conjunto dos resultados demonstrou a viabilidade tecnológica da preparação de sistemas poliméricos nanoparticulados e microparticulados contendo melatonina, na forma de suspensão ou de pós, com potencial aplicação tanto no aumento da atividade antioxidante quanto no controle da liberação deste fármaco. / This work has been based on the development and characterization of the melatoninloaded polymeric nanoparticles (nanocapsules or nanospheres) employing different system compositions, methods of preparation and melatonin concentrations. In general, the different nanoparticle suspensions were characterized in terms of melatonin content and its association within the particles, morphology, mean size and polydispersity of the particles, as well as the zeta potentials. The nanocapsule or nanosphere suspensions were prepared by interfacial deposition or nanoprecipitation methods, respectively. The influences of the type of the polymer [Eudragit® S100, Eudragit® RS100, poly(ε-caprolactone) or poly(lactide)], of the oil nature (caprylic/capric triglyceride, mineral oil or Eutanol G®) and of the type of surfactants (polysorbate 80, poloxamer 188, sorbitan monooleate, sorbitan monostearate or lecithin) on the physicochemical characteristics of suspensions were evaluated. The results demonstrated that the nanoparticles presented mean size lower than 350 nm, partial encapsulation of melatonin and they were spherically shape. The nanosphere suspensions presented similar encapsulation efficiencies to nanocapsules, however, the former presented a lower mean size of particles. The type of polymer used in the formulations influenced the encapsulation efficiencies. The nanocapsules prepared with Eudragit S100® were selected to be spray-dried, using colloidal silicon dioxide (3 % w/v), due to the highest encapsulation efficiency (56 %). The nanoparticle-coated microparticles presented the encapsulation efficiency of 93 % and they controlled the release rate of melatonin when compared to the pure drug. The physicochemical stability evaluation of the melatonin-loaded nanocapsule suspensions compared to the nanoemulsion or the nanodispersion of surfactants showed that the composition of the melatonin-loaded system and the storage conditions influenced the physicochemical stability of the formulations. Melatonin-loaded Eudragit RS100®-nanocapsule suspensions prepared by interfacial deposition or by emulsification-diffusion techniques were also compared in terms of physicochemical characteristics using a 23 fatorial-design. The formulation composition or the preparation methods did not influence the encapsulation efficiencies. However, the mean size, polydispersity, zeta potential, pH and physicochemical stability were influenced by the formulation composition and/or by the preparation methods. The antioxidant properties of the melatonin-loaded nanoparticle suspensions were also evaluated. Hence, phosphatidylcoline liposomes or liver microsomes were used as model of the lipid membrane and in vitro lipid peroxidation was induced by free radical ascorbyl. The melatonin-loaded Eudragit S100® nanoparticles (nanocapsules and nanospheres) were selected to this study based on the highest encapsulation efficiencies. The nanoemulsion was also evaluated for studying the influence of the presence of the polymer The results demonstrated that the lipids were protected against peroxidation due to the presence of the melatonin, and this effect depended on the type of formulation, drug concentration and on the type of the membrane model. Only the melatonin-loaded polymeric nanocarriers (polysorbate 80-coated nanocapsules or nanospheres) were able to improve the antioxidant action of melatonin in both membrane model. Finally, the in vivo acute antioxidant capacities of melatonin-loaded polysorbate 80-coated Eudragit S100® nanocapsules in the brain (frontal cortex and hippocampus) and in the liver were compared to the effect of the drug solution, after 1 h of intraperitoneal administration in mice. It was verified that the melatonin-loaded nanocapsules significantly decreased the lipid peroxidation in the cortex, in the hippocampus and in the liver. On the other hand, the melatonin solution did not significantly decrease the lipid peroxidation. Briefly, the results demonstrated the technological viability of the preparation of melatonin-loaded polymeric nanoparticulated and microparticulated systems in the form of suspension or powder. These polymeric particulated systems presented potential applications in both to improve the antioxidant activity and to control the release profile of melatonin.

Submitted by (edna.saturno@ufrpe.br) on 2016-07-25T11:36:05Z No. of bitstreams: 1 Lucia Cristina Pereira Arruda.pdf: 816795 bytes, checksum: 9fa61d0ae8d88b3e46fe1ef1a41a264d (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-25T11:36:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lucia Cristina Pereira Arruda.pdf: 816795 bytes, checksum: 9fa61d0ae8d88b3e46fe1ef1a41a264d (MD5) Previous issue date: 2014-02-25 / Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / With the aim of identify the best method to assess lipid peroxidation in goat and sheep sperm, semen samples were diluted in skimmed milk (Glycerol 7%) and Tris-egg yolk (Glycerol 5%) extenders, respectively, and frozen (-196 °C). After thawing (37°C/30s), samples were analyzed to lipid peroxidation by spectrophotometry and high performance liquid chromatography – DAD (TBARS method) and flow cytometry (C11-BODIPY581/591). It was observed that peroxidation levels obtained by spectrophotometry were significantly higher than those found by HPLC method. C11-BODIPY581/591 complemented the data obtained by TBARS (HLPC) method, helping to better understand the results and providing an overview of damaged caused to cells. In conclusion, the dosage method of TBARS by HPLC and C11-BODIPY581 are more appropriated to assess lipid peroxidation in goat and sheep sperm, and it can be used with success together or separated,. After determine the best method to assess plasma membrane lipid peroxidation of goat and sheep sperm cryopreserved with Trolox, semen samples were diluted in skimmed milk (goat) or tris-egg yolk (sheep) extenders, without antioxidants (control group) or with Trolox at 20 μM or 40 μM/mL. After thawing at 37oC for 30 seconds, samples were submitted to assessment of lipid peroxidation by high performance liquid chromatography (HPLC) and flow cytometry (C11-BODIPY581/591), as well as plasma membrane integrity, acrosomal integrity and sperm kinematics. Semen extenders and fresh semen samples were also assessed by HPLC. No significant difference (P>0.05) was observed among experimental groups of both species to sperm kinematics, plasma membrane and acrosomal integrity. Significant difference also was not observed (P>0.05) among treatment groups to lipid peroxidation reductionIn conclusion, the cryopreservation process did not trigger lipid peroxidation on goat and sheep sperm plasma membrane, independent of Trolox addiction (20 e 40 μM). / Objetivando identificar o melhor método para avaliar a peroxidação lipídica em espermatozoides de caprinos e ovinos, amostras de sêmen foram diluídas em leite desnatado (Glicerol 7%) e Tris-gema de ovo (Glicerol 5%), respectivamente, e congeladas (-196 °C). Após descongelação (37 °C/30s), as amostras foram submetidas à avaliação da peroxidação lipídica por espectrofotometria e cromatografia líquida de alta performance - DAD (método de TBARS) e citometria de fluxo (C11-BODIPY581/591). Observou-se que as concentrações de malonaldeído obtidas por espectrofotometria foram significativamente maiores que as encontradas pelo método de HPLC. O C11-BODIPY581/591 complementou os dados obtidos pelo método do TBARS (HPLC), auxiliando na melhor compreensão dos resultados, evidenciando danos ocorridos às células. Concluindo-se que o método de dosagem de TBARS pelo HPLC e C11-BODIPY581/591 são os mais indicados para avaliação da peroxidação lipídica em espermatozoides de caprinos e ovinos podendo ser utilizados com sucesso juntas ou isoladamente. Determinados os melhores métodos, avaliou-se a ocorrência de peroxidação lipídica da membrana plasmática de espermatozoides caprinos e ovinos criopreservados com diluidor suplementado com Trolox, onde amostras de sêmen foram diluídas em leite desnatado (caprino) ou tris-gema de ovo (ovinos), sem antioxidante (grupo controle) ou adicionadas de Trolox nas concentrações de 20μM ou 40 μM /mL (tratamentos). Após descongelação a 37 °C/30s, as amostras foram submetidas à avaliação da peroxidação lipídica por cromatografia líquida de alta performance (HPLC-DAD) e citometria de fluxo (C11-BODIPY581/591). Analisou-se ainda a integridade de membrana plasmática, acrossomal e cinética espermática. Amostras dos diluidores e do sêmen fresco foram também avaliadas por HPLC. Não foi constatada diferença significativa (P>0,05) entre os grupos experimentais de ambas as espécies para os parâmetros de cinética espermática e integridade de membrana plasmática e acrossomal. Também não foi observada diferença significativa (P>0,05) entre os tratamentos para redução da peroxidação lipídica. Conclui-se que o processo de criopreservação não desencadeia a peroxidação lipídica da membrana plasmática de espermatozoides caprinos e ovinos independente da adição de Trolox (20 e 40 μM).

Orientador: Francisco Eduardo Martinez / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-19T13:39:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Chuffa_LuizGustavodeAlmeida_D.pdf: 15555306 bytes, checksum: 529d72ca8a05307176cbc131d68adbcd (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: O alcoolismo crônico está associado a distúrbios no sistema reprodutor feminino como disfunção hormonal, alteração na expressão dos receptores esteróides, produção de espécies reativas de oxigênio (ERO), entre outros. A melatonina, hormônio secretado pela glândula pineal, possui função moduladora no ciclo reprodutivo e têm papel importante no combate as ERO. Os estudos envolvendo o alcoolismo crônico e sua interação com a melatonina, em fêmeas, são ainda inconclusivos. O presente trabalho tem como objetivo investigar os efeitos da administração exógena da melatonina sobre os hormônios sexuais, os receptores esteróides sexuais (AR, ER-?, ER-?, PRA e PRB) no ovário, oviduto e útero, além do perfil nutricional e o estresse oxidativo nos ovários de ratas adultas UChB (consumidoras voluntárias de etanol a 10%). Foram utilizadas 60 ratas UChB, distribuídas nos seguintes grupos: UChB Co: sem acesso ao etanol; UChB EtOH: consumo diário de 4 - 5 g etanol/100g de peso corpóreo (PC), ambos recebendo solução veículo. Concomitantemente, os grupos UChB Co+M e UChB EtOH+M receberam injeções diárias de melatonina (100?g/100g PC) via i.p, a partir dos 90 dias de idade, durante 60 dias consecutivos. Aos 150 dias de idade, os animais foram eutanasiados em estro (4a.m) e os materiais coletados e processados. A melatonina aumentou os níveis de progesterona, 6-sulfatoximelatonina e reduziu 17?-estradiol, enquanto a combinação entre etanol + melatonina causou uma queda significativa nesses hormônios. Apesar do receptor androgênico (AR) ovariano não ter sido influenciado pela melatonina, os grupos UChB EtOH e UChB EtOH+M mostraram uma diminuição no AR do oviduto. Ambos os receptores de estrogênio (ER-? e ER-?) no oviduto foram pouco expressos em animais recebendo etanol ou melatonina enquanto somente o ER-? uterino foi reduzido. Por outro lado, receptores de progesterona (PRA e PRB) foram positivamente regulados no ovário por etanol ou etanol + melatonina, enquanto PRA foi negativamente regulado no útero e oviduto, exceto quando o etanol e melatonina foram combinados. Os níveis do receptor de melatonina (MT1R) foram maiores no ovário e útero de ratas tratadas com melatonina, independentemente do consumo de etanol. O peso corpóreo dos animais foi reduzido após interação do etanol e melatonina após 40 dias de tratamento. Em ambos os grupos tratados com melatonina, observou-se redução no consumo energético e líquido. Houve diminuição da quantidade de etanol consumida durante o tratamento e o ciclo estral foi maior em ratas que receberam etanol e melatonina, evidenciado por diestro prolongado. Os níveis de hidroperóxido de lipídio foram maiores nos ovários de ratas UChB EtOH e diminuiu após o tratamento com melatonina. Atividades antioxidantes da superóxido dismutase, glutationa peroxidase e glutationa redutase foram aumentadas nos grupos tratados com melatonina. Conclui-se que a melatonina tem efeito oposto ao etanol sobre os hormônios sexuais. Melatonina e etanol regulam diferencialmente os receptores de esteróides sexuais nos tecidos reprodutivos, atuando principalmente através de seu receptor MT1R. Além disso, a melatonina é capaz de alterar a eficiência alimentar, o ciclo estral, e, contudo, protege os ovários contra o estresse oxidativo resultante do consumo de etanol / Abstract: Chronic ethanol intake is associated with female reproductive disturbances including hormonal dysfunction, changes in the steroid receptors expression, production of reactive oxygen species (ROS), among others. Melatonin, an indolamine secreted by pineal gland, plays key roles in the reproductive cycle, besides having an important function in scavenging ROS. Studies focusing chronic alcoholism and its interaction with melatonin, in females, are still inconclusive. This study aims to investigate the effects of exogenous melatonin administration on sex hormones, sex steroid receptors (AR, ER-?, ER-?, PRA and PRB) in the ovary, oviduct and uterus, as well as the nutritional profile and oxidative stress in the ovaries of adult UChB rats (10% (v/v) ethanol voluntary intake). 60 UChB female rats were divided into the following groups: UChB Co: without access to ethanol (used as control); UChB EtOH: drinking daily ethanol at 4 - 5 g ethanol/100g body weight (BW), both receiving vehicle solution. Concomitantly, UChB Co + M and UChB EtOH + M groups received daily injections of melatonin (100?g/100g BW) via i.p, starting from 90 days old and during the next 60 consecutive days. At 150 days of age, all animals were euthanized in estrus (4a.m). Melatonin increased progesterone, 6- sulfatoximelatonin and decreased 17?-estradiol, while the ethanol+melatonin combination caused a significant fall in these hormones. Despite androgen receptor (AR) in ovary has not been influenced by melatonin, ethanol and ethanol+melatonin led to a decrease in oviduct AR. Both estrogen receptors (ER-? and ER-?) were underexpressed by either ethanol or melatonin in oviduct and only uterine ER-? was downregulated. Conversely, progesterone receptors (PRA and PRB) were positively regulated in the ovary by ethanol or ethanol+melatonin, whereas PRA was downregulated in uterus and oviduct, except when ethanol+melatonin were combined. Additionally, melatonin receptor (MT1R) was increased in ovary and uterus of melatonin-treated rats, regardless of ethanol consumption. Body weight gain was reduced with ethanol plus melatonin after 40 days of treatment. In both melatonin-treated groups, it was observed a reduction in food-derived calories and liquid intake toward the end of treatment. The amount of consumed ethanol dropped during the treatment. Estrous cycle was longer in rats that received both ethanol and melatonin, with prolonged diestrus. Following to oxidative status, lipid hydroperoxide levels were higher in the ovaries of ethanol-preferring rats and decreased after melatonin treatment. Additionally, antioxidant activities of superoxide dismutase, glutathione peroxidase and glutathione reductase were increased in melatonin-treated groups . We conclude that melatonin has opposite effect on sex hormones to those of ethanol consumption. Together, melatonin and ethanol differentially regulates the sex steroid receptors in the reproductive tissues, mostly acting "in situ" through its MT1R receptor. Finally, melatonin is able to affect feed efficiency and, conversely, it protects the ovaries against the oxidative stress arising from ethanol consumption. / Doutorado / Biologia Celular / Doutor em Biologia Celular e Estrutural

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 µM a 711 µM) resultou em aumentos de morte celular, lipoperoxidação, fragmentação do DNA, cálcio intracelular e adutos de DNA. O efeito protetor do licopeno (20 µM) 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-εdGuo 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 µM to 711 µM) resulted in an increase in citotoxicity, lipid peroxidation, DNA fragmentation, intracellular calcium release and DNA adducts. Furthermore, lycopene (20 µM) 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-εdGuo 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.

Made available in DSpace on 2016-01-26T12:51:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 roselenemodoloregueirolorenconi_tese.pdf: 706817 bytes, checksum: daf12dfe8218aff9174d8887668fe803 (MD5) Previous issue date: 2011-06-17 / The oxygen species (ROS) can act on most cellular components, causing them to change their functions and structures. Its formation occurs during the process of aerobic ATP production, specifically in the chain of mitochondrial electron transport. To prevent the toxic action of RL on cells, healthy individuals have antioxidant defense mechanisms. The imbalance between these defense mechanisms and the RL, is the "oxidative stress". It is known that exercise is a known form of stress, since there is an increase in RL by increasing oxygen consumption and chronic exposure to it, called physical training, is able to trigger adjustments in response to increased production of ROS or that is, chronic exercise results in the formation of oxidants and oxidative stress, and perhaps as a consequence, induces antioxidant enzymes and antioxidant synthesis to minimize the effects of oxidant. The importance of hydration is to consider the need for it especially during physical exercises and thus believes it is appropriate to investigate oxidative stress in thosecircumstances. Objective: To quantify the peroxide content of myocardial membranes of trained rats were not submitted to water restriction. Materials e Methods: 72 rats were divided randomly into six groups; GAS (n = 12) - sedentary group with water ad libitum; GAE (n = 12) - a group trained with water ad libitum; GRHS (n = 12) - sedentary group with water restriction; GRHE (n = 12) - a group trained with water restriction; GAEI (n = 12) - the sedentary with ad libitum water and only one training session - immediately; GRHEI (n = 12) - sedentary group with restriction water and only one training session, immediately. GAS groups served as controls and GAE, and the amount of water consumed by them the basis for the calculation of 25% water restriction GRHS and GRHE respectively. The training program was performed on a treadmill for small animals and the training sessions were held three times per week, lasting 60 minutes, for twelve weeks. To obtain these samples, the animals were sacrificed by decapitation, taking place soon after the surgery. Six animals of GAS, GAE, GRHE and GRHS were sacrificed one hour after the last training session and six to 72 hours thereafter. The groups immediately GAE end GRHE immediately had six of his animals sacrificed one hour after a single session is 72 years and six after the same session. The heart was removed and the fragments of cardiac muscle were frozen for biochemical analysis. Lipoperóxidos de membrane formation methods evaluated by chemiluminescence (CL) stimulated by-butyl hydroperoxide have analyzed by two-way ANOVA Acid Reactive Substances Tilbarbitúrico (TBARS) and total antioxidant capacity (TRAP), compared by student t test for unpaired samples, with p value <0.05 was considered significant. Results: The analysis of the curves in QL shown lipoperoxide membrane levels increased for the trained group and subjected to water restriction in relation to controls. They also show recovery after 72 hours. Data from the TRAP showed a significant consumption of antioxidants is not soluble in trained animals submitted to water restriction. Conclusion: The low-intensity physical training associated with fluid restriction, practiced in the acute or chronic causes increased oxidative stress, although with recovery. / Os radicais livres (RL) podem atuar sobre a maioria dos componentes celulares, levando-os a modificações de suas funções e estruturas. Sua formação ocorre principalmente durante o processo aeróbio de produção de ATP, mais especificamente na cadeia mitocondrial de transporte de elétrons. Para impedir a ação tóxica dos RL sobre as células, indivíduos saudáveis apresentam mecanismos de defesa antioxidantes. O desequilíbrio entre estes mecanismos de defesa e os RL, constitui o estresse oxidativo . Sabe-se que o exercício é uma conhecida forma de estresse, pois há aumento dos RL pelo aumento do consumo de oxigênio e a exposição crônica a ele, chamada treinamento físico. A importância da hidratação está em considerar a necessidade da mesma durante a realização de exercícios físicos e assim entende-se adequado investigar o estresse oxidativo nas condições descritas. Objetivo: Quantificar o conteúdo de peróxidos de membrana do miocárdio de ratos treinados submetidos ou não à restrição hídrica. Metodologia: Foram utilizados 72 ratos, divididos aleatoriamente em 6 grupos; GAS (n=12) - grupo sedentário com água ad libitum; GAE (n=12) - grupo treinado com água ad libitum; GRHS (n=12) - grupo sedentário com restrição hídrica; GRHE (n=12) - grupo treinado com restrição hídrica; GAEI (n=12) - grupo sedentário com água ad libitum e apenas uma sessão de treinamento imediato; GRHEI (n=12) - grupo sedentário com restrição hídrica e apenas uma sessão de treinamento-imediato. Os grupos GAS e GAE serviram como controle, sendo a quantidade de água consumida por eles a base para o cálculo de 25% de restrição hídrica de GRHS e GRHE respectivamente. O programa de treinamento foi realizado em esteira rolante para animais de pequeno porte, sessões de treinamento realizadas três vezes por semana, com duração de 60 minutos, durante doze semanas. Para obtenção das amostras, os animais foram sacrificados por decapitação e os fragmentos do músculo cardíaco congelados para as análises. Seis animais do GAS, GAE, GRHE e GRHS foram sacrificados 1 hora após a última sessão de treinamento e seis com 72 horas após a mesma. Os grupos GAE imediato e GRHE imediato tiveram seis dos seus animais sacrificados 1 hora após uma única sessão de exercícios e seis após 72 da mesma sessão. A formação de lipoperóxidos de membrana foi avaliada pelos métodos de Quimiluminescência (QL), analisada por two-way ANOVA; Substâncias Reativas ao Ácido Tilbarbitúrico (TBARS) e Capacidade Antioxidante Total (TRAP), analisadas pelo teste t de student para dados não pareados, com valor de p<0,05 considerado significante. Resultados: As análises das curvas da QL demonstraram níveis de lipoperóxidos de membranas aumentados para o grupo treinado e submetidos à restrição hídrica em relação aos controles. Revelam também recuperação após 72 horas. Os dados do TRAP demonstraram significante consumo dos antioxidantes não solúveis nos animais treinados submetidos à restrição hídrica. Conclusões: O treinamento físico de baixa intensidade associado à restrição hídrica, praticado em fase aguda ou crônica provoca aumento do estresse oxidativo, embora com recuperação.

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