Orientadora: Roberta Okamoto / Coorientadora: Doris Hissako Sumida / Banca: Idelmo Rangel Garcia Júnior / Banca: Ronaldo Célio Mariano / Resumo: O presente estudo teve como objetivo investigar a interface osso / implante em ratos pinealectomizados tratados com melatonina. Métodos: 30 ratos, machos, adultos foram divididos em 3 grupos: controle (CO), pinealectomizados (PnX) e pinealectomizado com melatonina (PNXm). Após 30 dias da Pinealectomia, um implante foi instalado em cada tíbia e a eutanásia foi realizada aos 42 dias. As amostras foram submetidas a histomorfométrica (ELCOI e AON), biomecânica (de torque reverso), microtomografia e análise imunoistoquímica. Os dados quantitativos foram submetidos à análise estatística (P <0,05). Para os resultados histométricos, valores ELCOI para PNX foram menores quando comparados com PNXm (P = 0,0393), enquanto AON não mostrou diferença entre os grupos (P = 0,761). Os valores de torque reverso não mostraram diferença entre os grupos PNX e PNXm (P = 0,5000), e as interações CO vs PNXm, e CO vs PNX mostraram diferença significativa (P <0,05). Os parâmetros volumétricas BV/TV (P = 0,933); Tr.N (P = 0,933); Tb.Th (P = 0,933), Tb.Sp (P = 0,200) não apresentaram diferença estatística. A imunomarcação para OPG, RANKL, TRAP e osteocalcina mostrou similaridade entre os grupos, apesar da PNXm parece assemelhar-se às condições fisiológicas (CO). Portanto, a melatonina melhorou a remodelação óssea na região peri-implante em ratos pinealectomizados / Abstract: This study aimed to investigate the interface bone/implant in pinealectomized rats treated with melatonin. 30 rats, male, adults were divided into 3 groups: control (CO), pinealectomized (PNX) and pinealectomized with melatonin (PNXm). After 30 days of the pinealectomy, one implant was installed on each tibia and euthanasia was performed at 42 days. The samples were submitted to histometric (BIC and NB), biomechanical (reverse torque), microtomography and immunohistochemical analysis. The quantitative data were subjected to statistical analysis (P<0.05). For the histometric results, BIC values to PNX were lower when compared to PNXm (P=0.0393), whereas NB did not showed difference among the groups (P=0.761). Reverse torque did not show difference between the groups PNX and PNXm (P=0,5000), and the interactions CO vs PNXm, and CO vs PNX showed significantly difference (P<0.05). The volumetric parameters BV/TV (P=0.933); Tr.N (P=0.933); Tb.Th (P=0.933), Tb.Sp (P=0.200) did not present statistical difference. The immunolabeling for OPG, RANKL, TRAP and osteocalcin showed similarity among the groups, despite the PNXm it seems to resemble to physiological conditions (CO). Therefore, melatonin improved the bone turnover in peri-implant region in pinealectomized rats / Mestre

Orientador: Luiz Antonio Vane / Resumo: A melatonina foi isolada em 1958 e múltiplas funções desta molécula passaram a ser esclarecidas. As ações em receptores específicos de membrana, ligados à proteína G são responsáveis pelo controle do ciclo circadiano e do ritmo sazonal, no entanto a atividade como varredor dos radicais livres de oxigênio e outros mediadores do metabolismo oxidativo não são mediadas por receptores. A geração de EROS está diretamente ligada ao dano celular e tecidual, sendo a isquemia e a reperfusão (I/R), os mecanismos fisiopatológicos que mais contribuem para o desequilíbrio entre moléculas oxidantes e antioxidantes, resultando no estresse oxidativo. A insuflação da cavidade peritoneal com gás carbônico promove I/R causando desfechos deletérios ao paciente. Com o objetivo de estudar os efeitos da melatonina sobre a inflamação e o estresse oxidativo peritoneal e a expressão gênica das proteínas MTNR1A e MTNR1B entre os pacientes submetidos à laparoscopia cirúrgica, que receberam ou não a melatonina, foram randomizados 80 pacientes em 2 grupos de 40 pacientes cada para receber melatonina (GMEL) - 20mg via oral 12 horas antes e 1 hora antes do procedimento, respectivamente - e 40 pacientes para receber placebo (GPLA) - 12 horas antes e 1 hora antes do procedimento, respectivamente. Amostras de peritônio parietal foram coletadas 10 minutos após o início do pneumoperitônio e 3 minutos após o final do mesmo. A morfologia tecidual foi avaliada no exame histopatológico de lâminas coradas com hematox... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Melatonin was isolated in 1958 and multiple functions of this molecule have been clarified. The actions on specific receptors of membrane, attached to the G protein-coupled receptors are responsible for the control of circadian and seasonal rhythm cycle, however the activity as free radical oxygen scavenger and other mediators of oxidative metabolism are not mediated by receptors. The generation of EROS is directly linked to cellular damage and tissue ischemia and reperfusion being (I/R), the pathophysiological mechanisms that contribute most to the imbalance between oxidants and antioxidants molecules, resulting in oxidative stress. The peritoneal cavity insufflation with carbon gas promotes I/R causing deleterious outcomes for the patient. In order to study the effects of melatonin on the peritoneal inflammation and oxidative stress and genic expression of the proteins MTNR1A and MTNR1B among patients undergoing surgical laparoscopy who received or not melatonin, 80 patients were randomized into 2 groups of 40 patients each to receive melatonin (GMEL) - 20 mg orally 12 hours before and 1 hour before the procedure, respectively -and 40 patients to receive placebo (GPLA) - 12 hours before and 1 hour before the procedure, respectively. Parietal peritoneum samples were collected 10 minutes after the beginning of the pneumoperitoneum and 3 minutes after the end of it. Tissue morphology was evaluated on histopathological examination of slides stained with hematoxylin-eosin fo... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

De acordo com dados da Organização Mundial da Saúde (OMS) estimam-se que os agrotóxicos causam anualmente 70 mil intoxicações agudas e crônicas que evoluem para óbito. Dentre eles, o paraquat (PQ) é o que apresenta maior taxa de mortalidade, sendo responsável por cerca de 13% de todos os casos registrados, principalmente devido a falta de um tratamento efetivo. O principal mecanismo de toxicidade proposto está associado ao ciclo redox do PQ, onde ocorre a formação de espécies reativas (ERs) de oxigênio e nitrogênio, levando ao estresse oxidativo (EO). Na literatura há relatos do uso de antioxidantes para casos de intoxicação do PQ. Dessa maneira, nesse trabalho avaliou-se o uso de melatonina associada a nanocápsulas de núcleo lipídico (Mel-LNC) na proteção contra os danos causados pelo PQ, uma vez que o uso da nanotecnologia melhorou a atividade antioxidante dessa molécula. Para tal utilizou-se o sistema in vitro, linhagem celular de adenocarcinoma pulmonar (A549), e o modelo alternativo in vivo, Caenorhabditis elegans. Mel-LNC e nanocápsulas de núcleo lipídico (LNC) foram preparadas de acordo com o método de deposição do polímero pré-formado. Ambas as formulações foram caracterizadas avaliando tamanho de partícula, potencial zeta e pH, e para Mel-LNC foram determinadas a concentração de melatonina e porcentagem de encapsulação. Os resultados encontrados estão de acordo com os parâmetros já validados para essas formulações. Foi possível verificar que as formulações MEL-LNC e LNC se mantiveram estáveis nos meios de cultura utilizados nos ensaios in vitro e in vivo. No estudo in vitro foi observado que o tratamento com ambas as formulações não causaram diminuição da viabilidade nem dano de DNA na linhagem celular utilizada. Além disso, foi verificado a internalização da Mel-LNC utilizando-se a formulação marcada com rodamina B, sendo possível verificar uma intensa fluorescência vermelha ao redor do núcleo da célula. O pré-tratamento com Mel-LNC foi capaz de aumentar a viabilidade celular e diminuir o dano oxidativo de DNA causado pelo paraquat após 24 horas de exposição, porém isso não ocorreu quando as células foram pré-tratadas com melatonina livre. No estudo com o modelo alternativo C. elegans, foi utilizada uma formulação de Mel-LNC marcada com rodamina B (Mel-LNC-RoB), a fim de verificar a absorção dessa formulação pelo nematoide. Foi possível observar que a internalização da Mel-LNC no C. elegans ocorre principalmente pela via oral, uma vez que se verificou uma intensa fluorescência no intestino do nematoide após o tratamento com a Mel-LNC-RoB e após três horas, essa fluorescência se distribuiu pelo restante do corpo, apresentando inúmeros pontos de fluorescência fora do intestino. Com relação à avaliação do efeito protetor nesse modelo alternativo in vivo, pode-se inferir que o pré-tratamento com Mel-LNC aumentou a sobrevida, diminuiu a produção de espécies reativas (ERs) e manteve o desenvolvimento normal dos nematoides após a exposição ao PQ, sendo que isso não foi verificado quando os mesmos foram pré-tratados com melatonina livre. Além disso, verificou-se que as nanocápsulas de núcleo lipídico (LNC) são seguras para o uso no modelo C. elegans, uma vez que apresentou alto valor para a dose letal 50 (DL50), e alterações no desenvolvimento e produção de ERs somente ocorreram em doses mais elevadas que as utilizadas em nossos experimentos. Dessa maneira, a formulação de Mel-LNC mostrou-se um promissor candidato para estudos futuros nos casos de intoxicação por paraquat. / According to estimations by World Health Organization (WHO), pesticides are responsible for 70 thousand acute intoxication cases that lead to death per year. Among these compounds, paraquat (PQ) presents the highest mortality rate, about 13% of all registered cases, especially for the lack of effective treatment. The major mechanism of toxicity proposed is associated to its redox cycle, in which oxygen and nitrogen reactive species (RS) are generated culminating in oxidative stress (OS). Some reports in the literature support the use of antioxidants for PQ intoxication cases. The present study aimed to evaluate the use of melatonin-loaded lipid-core nanocapsules (Mel-LNC) in the protection against PQ-induced damages, considering that nanotechnology has improved the antioxidant activity of this molecule. For this purpose, an in vitro system composed by lung adenocarcinoma (A549) cell line, and the in vivo alternative model of Caenorhabditis elegans have been utilized. Mel-LNC and unloaded lipid-core nanocapsules were prepared by self-assembly and characterized by particle sizing, zeta potential and pH, and for Mel-LNC formulation it was determined the drug content and encapsulation efficiency. The results are in agreement with the parameters already validated for these formulations. It was possible verify that Mel-LNC and LNC formulations remained stable in the culture medium utilized in in vitro and in vivo experiments. Results from in vitro studies showed that none of the formulations induced reduction in cell viability or DNA damage in treated cells. Besides, it was observed the internalization of Mel-LNC marked with rhodamine B, showing an intense red fluorescence around the cell nucleus. Pretreatment with Mel-LNC was able to enhance cell viability and diminish DNA oxidative damage caused by paraquat after 24h exposure, which could not be observed when cells were pretreated with Mel. In the study with the alternative model C. elegans, a rhodamine (Ro)-linked Mel-LNC formulation was prepared in order to assess the absorption of the formulation by the nematode. Mel-LNC uptake in C. elegans was found to occur mainly by the oral route, once an intense fluorescence was observed in the intestine after treatment with Mel-LNC-RoB, which after 3h distributed to the rest of the body, presenting numerous fluorescence dots outside the intestine. In relation to the evaluation of protection with the in vivo alternative model, results indicate that pretreatment with Mel-LNC increased survival rate, reduced the production of reactive species and maintained the normal development of nematodes after paraquat exposure, while the same observations were not found after pretreatment with free melatonin. In addition, the lipid-core nanocapsules (LNC) were found to be safe in the C. elegans model, due to its high lethal dose (LD50) value, and development alterations and RS production only occurred in the higher doses than those utilized in our experiments. Therefore, the Mel-LNC formulation demonstrated to be a promising candidate for future studies aiming treatment of paraquat intoxication cases.

O fator neurotrófico derivado do cérebro (BDNF) e o turnover da melatonina estão associados à dor pélvica crônica (DPC) associada à endometriose. Nós realizamos este estudo para entender se a secreção de melatonina, avaliada pela 6-sulfatoximelatonina urinária (aMT6-s), está correlacionada com o controle do BDNF a outros fatores como fator de necrose tumoral (TNF), interleucina 6 (IL-6), interleucina 10 (IL-10), cortisol ou nível de dor. Foram analisadas vinte mulheres com idade entre 18 e 45 anos com dor pélvica crônica e diagnóstico de endometriose por videolaparoscopia. Diferenças nos padrões temporais de aMT6-s e cortisol salivar de acordo com os intervalos de tempo no dia sugerem que ambos apresentaram padrões fisiológicos de flutuação. A dispersão da média da aMT6-s obtida a cada 6 h foi plotada em uma curva de regressão polinomial correspondendo por 43% da variância no perfil de excreção. Aumentos de 1 ng/mL no BDNF sérico levaram a uma modificação média da aMT6-s de -14,32 [intervalo de confiança (IC) 95% (-24,09 a -4,59)] ou vice-versa, enquanto aumentos de 1 ng/mL no TNF sérico levaram a um aumento da excreção média de aMT6-s em 1,32 (IC 95% 0,65 a 1,98). aMT6-s não estava associada com IL-6, IL-10 ou nível de dor. Portanto, nós encontramos que o BDNF sérico está inversamente correlacionado com a aMT6-s, enquanto os níveis de TNF sérico estão positivamente correlacionados com aMT6-s. Estes achados demonstraram que a interação e as relações entre BDNF e secreção de melatonina na endometriose são complexas e que estudos longitudinais subsequentes são necessários para elucidar como estes sistemas interagem a longo prazo. / The brain-derived neurotrophic factor (BDNF) and melatonin turnover has been involved in the endometriosis-associated chronic pelvic pain (EACPP). We run this study to understand whether melatonin secretion, indexed by urinary 6-sulfatoxymelatonin (aMT6-s), is correlated with BDNF controlling to other factors such as tumor necrosis factor (TNF), interleukin 6 (IL-6), interleukin 10 (IL-10), cortisol or pain index. Twenty females, aged 18 to 45, with chronic pelvic pain and endometriosis diagnoses by videolaparoscopy, were analyzed. Differences in the temporal patterns of aMT6-s and salivary cortisol according to time-of-day intervals suggest that both presented physiological patterns of flotation. The dispersion of mean aMT6-s obtained every 6 h fitted a quadratic curve of polynomial regression accounting for 43% of the variance in the excretion profile. Increases of 1 ng/mL in serum BDNF led to a mean change in aMT6-s of -14.34 [confidence interval (CI) 95% (-24.09 to -4.59)] or vice versa, while increases of 1 ng/mL in serum TNF led to an increment of the mean aMT6-s excretion by 1.32 (CI 95%, 0.65 to 1.98). aMT6-s was not associated with interleukin (IL-6), interleukin (IL-10) or pain index. Therefore, we found that serum BDNF is inversely correlated with aMT6-s, while levels of serum TNF are positively correlated with aMT6-s. These findings demonstrated that the interaction and relations of BDNF and melatonin secretion in endometriosis are complex and that further longitudinal studies are needed to elucidate how these systems interact over a longer term.

Introdução: Apneia do sono é uma doença respiratória crônica com alta prevalência que causa múltiplas interrupções respiratórias, levando à hipóxia intermitente (HI). A HI culmina com a geração de radicais livres, estresse oxidativo, inflamação e esteatose hepática. A Melatonina (MEL) e N-acetilcisteína (NAC), são potentes antioxidantes, capazes de inibir esses radicais livres e o estresse oxidativo. Objetivos: Investigar o mecanismo de inflamação em um modelo de hipóxia intermitente que simule a apneia do sono, avaliando-se o fígado e o pulmão, as respostas aos tratamentos com MEL e NAC frente às alterações oxidativas e inflamatórias no fígado de camundongos. Métodos: Utilizamos 120 camundongos machos, adultos, divididos em três experimentos: avaliação do modelo experimental (n=36), avaliação inflamatória molecular em fígado e pulmão (n=12) e avaliação molecular em camundongos com uso de antioxidantes (n=72). Para a hipóxia intermitente foi utilizado o sistema de câmaras que mantêm os roedores em um equipamento que simula a apneia do sono, durante oito horas diárias. No primeiro experimento avaliaram-se as alterações hepáticas em dois momentos, com 21 dias de exposição e 35 dias de exposição à HI. Nos demais experimentos foram utilizados o mesmo sistema durante 35 dias de exposição. No terceiro experimento, a partir do 21° dia iniciaram-se a administração intraperitoneal dos antioxidantes (MEL-200uL/Kg) e NAC-10mg/Kg). Resultados: Foi verificado que o tempo de 21 dias de exposição, não foi encontrado alterações nos fígados dos camundongos. Nos animais expostos durante 35 dias à HI, contatou-se a presença de estresse oxidativo, com aumento de dano oxidativo a lipídios e ao DNA e a redução das defesas antioxidantes, e aumento significativo de metabólitos de óxido nítrico (NO), além da presença de lesão tecidual na histologia hepática. Nos pulmões e nos fígados dos camundongos submetidos à HI, contatou-se a presença de estresse oxidativo, e aumento de expressão de fatores de transcrição: hipóxia induzível (HIF-1α), nuclear (NF-κB) e necrose tumoral (TNF-α), como mediadores inflamatórios, bem como elevação da expressão da óxido nítrico sintase induzível (iNOS) e fator de crescimento vascular endotelial (VEGF), como mediadores de resposta vascular, e Caspase 3 clivada, como enzima responsável pela apoptose. Nos animais que foram tratados com MEL e NAC, houve redução significativa, nos fígados, de todas proteínas que apresentaram-se elevadas expressões do grupo exposto sem tratamento, assemelhando-se aos controles. Conclusão: Sugerimos que o tempo necessário de hipóxia intermitente, que simule a apneia do sono, para lesão hepática e estresse oxidativo seja de 35 dias, nesse tempo de exposição sabemos que tanto o pulmão quanto o fígado possuem estresse oxidativo, inflamação e apoptose, e que o uso de Melatonina e N-acetilcisteína foram capazes de proteger os fígados dessas agressões. / Introduction: Sleep apnea is a chronic respiratory disease with high prevalence causing multiple interruptions in breathing, leading to intermittent hypoxia (IH). The IH culminates with the generation of free radicals, oxidative stress, inflammation and hepatic steatosis. Melatonin (MEL) and N-acetylcysteine (NAC) are potent antioxidants, capable of inhibiting these free radicals and oxidative stress. Objectives: To investigate the mechanism of inflammation in a model of intermittent hypoxia that simulates sleep apnea, evaluating the liver and lung, responses to treatment with MEL and NAC front of oxidative and inflammatory changes in the liver of mice. Methods: We used 120 male mice, adults, divided into three experiments: evaluation of the experimental model (n = 36), inflammatory molecular assessment in liver and lung (n = 12) and molecular evaluation in mice with antioxidants (n = 72) . For intermittent hypoxia was used to maintain camera system rodents in a device that simulates sleep apnea during eight hours. The first experiment evaluated the hepatic changes in two stages, with 21 days of exposure and 35 days of exposure to IH. In other experiments we used the same system for 35 days of exposure. In the third experiment, from day 21 began intraperitoneally administration of antioxidants (MEL-200uL/Kg and NAC-10mg/Kg). Results: It was found that the time of exposure of 21 days, no changes were found in the livers of mice. In animals exposed for 35 days to IH, contacted the presence of oxidative stress, with increased oxidative damage to lipids and DNA and reduction of antioxidant defenses, and a significant increase of metabolites of nitric oxide (NO), and the presence of tissue injury in liver histology. In the lungs and livers of mice subjected to IH, contacted the presence of oxidative stress, and increased expression of transcription factors: hypoxia inducible (HIF-1α), nuclear (NF-κB) and tumor necrosis factor (TNF-α), such as inflammatory mediators and increase the expression of inducible nitric oxide synthase (iNOS) and vascular endothelial growth factor (VEGF), vascular response mediators, and cleaved Caspase 3 as enzyme responsible for apoptosis. In animals treated with NAC and MEL, a significant reduction in the livers of all proteins that were elevated expression of the exposed untreated, similarly to controls. Conclusion: We suggest that the time required for intermittent hypoxia, simulating sleep apnea, to liver damage and oxidative stress is 35 days exposure at this time we know that both the lungs and the liver have oxidative stress, inflammation and apoptosis, and the use of Melatonin and N-acetylcysteine were able to protect the livers of these aggressions.

Objetivos: O objetivo do trabalho foi preparar suspensões de nanocápsulas poliméricas contendo melatonina e secá-las utilizando adjuvantes hidrossolúveis, bem como realizar a caracterização físico-química e avaliação da permeação cutânea das formulações obtidas. Métodos: As suspensões de nanocápsulas poliméricas contendo melatonina foram preparadas pelo método de deposição interfacial do polímero pré-formado. As suspensões de nanocápsulas foram caracterizadas em termos de determinação do diâmetro de partículas, índice de polidispersão, pH e potencial zeta. Considerando-se que as suspensões poliméricas podem ser formulações instáveis, sujeitas ao crescimento microbiano e degradação química dos componentes, empregou-se a técnica de secagem por aspersão, como uma alternativa para aumentar a estabilidade desse tipo de sistema mediante a sua conversão em produtos pulverulentos. Para que os pós resultantes fossem ressuspendíveis em água optou-se pela utilização de adjuvantes de secagem hidrossolúveis, como a lactose e a maltodextrina, na proporção de 10 % (m/v). As formulações obtidas foram incorporadas em hidrogéis e caracterizadas quanto as suas propriedades organolépticas, doseamento, morfologia e potencial zeta. Além disso, as formulações foram avaliadas através de diálise da melatonina em função do tempo em meio aquoso contendo 5 % de Tween 80® e quanto à permeação in vitro do fármaco através da pele de suíno em função do tempo. Resultados e conclusões: As suspensões e pós de nanocápsulas foram obtidos com sucesso. As formulações apresentaram um perfil de liberação descrito por uma equação biexponencial, exceto a solução de melatonina livre em 10 % de etanol que correspondeu ao modelo monoexponencial. Nos testes de permeação, os pós de nanocápsulas apresentaram permeação significativamente menor da melatonina na pele (p < 0,05) em comparação com o hidrogel contendo fármaco livre, porém não foram significativamente distintos entre si. Em geral, as nanocápsulas em pó secas utilizando lactose, forneceram um pó com melhor redispersibilidade e menor tamanho médio de partícula, adequado para a aplicação tópica. / Aims: The objective was to prepare polymeric melatonin-loaded nanocapsule suspensions and dry them by using hydrophilic excipients and spray-drying technique. Perform physical-chemical characterization and evaluation of skin permeation of the formulations obtained. Methods: The polymeric melatonin-loaded nanocapsule suspensions were prepared by interfacial deposition of preformed polymer. The nanocapsule suspensions were characterized in terms of size, polydispersity index and zeta potential. Considering the instability of suspensions which are vulnerable to microorganism growing and the chemical degradation of components, we propose to convert them in powders by spray-drying for increasing the stability. The presence of water soluble excipients, lactose or maltodextrin, 10 % (w/v), as drying adjuvants furnished redispersible dried powders. These powders were incorporated in gels and characterized in terms of organoleptic parameters, melatonin content, morphology and zeta potencials. Furthermore, dialysis in cellulose membrane and permeation studies in pig’s skin were carried out. Results and Discussion: The suspensions and powders of nanocapsules were successful obtained. The in vitro release profiles of nanostructured formulations were better described by the biexponential model while the ethanol 10 % solution containing free melatonin fits better the monoexponential equation. In permeation tests, the powders (NCL and NCM) demonstrated significant reductions of melatonin permeation (p < 0,05) compared to melatonin free gel, but no significant differences among the different powders. In general, the spray dried nanocapsules using lactose provide a powder with better redispersibility and smaller particle size, suitable for topical application.

Base teórica: A Síndrome Hepatopulmonar (SHP) caracteriza-se por uma tríade clínica que inclui doença hepática, anormalidades em trocas gasosas e presença de dilatações vasculares pulmonares, sendo a obstrução prolongada do ducto biliar utilizada em modelos experimentais de cirrose biliar secundária que leva a reações inflamatórias agudas, podendo, ainda, ocasionar alterações sistêmicas. Animais com cirrose induzida experimentalmente por ligadura de ducto biliar (LDB) apresentam aumento do estresse oxidativo no tecido hepático, mas a inter-relação com o tecido pulmonar ainda não está bem esclarecida. O estresse oxidativo desempenha papel central na patogênese e na progressão de doenças crônicas, e o uso de antioxidantes tem sido proposto como agente terapêutico para compensar danos sistêmicos e hepáticos. Em estudos em que a utilização da melatonina foi comparada com a utilização de outros antioxidantes conhecidos como as vitaminas C e E, tal componente mostrou-se mais eficiente na redução do estresse oxidativo/nitrosativo, demonstrando que a melatonina atua como potente antioxidante. Objetivo: A presente tese teve como objetivo investigar o efeito do antioxidante Melatonina sobre o tecido pulmonar no modelo experimental de Síndrome Hepatopulmonar por ligadura de ducto biliar. Métodos: O trabalho está dividido em três partes: Parte I- Artigo de revisão intitulado “Hepatopulmonary Syndrome: Oxidative Stress and Physical Exercise,” enviado para publicação no periódico European Medical Journal; Parte II- Artigo original intitulado “Efeitos da melatonina sobre o tecido pulmonar no modelo experimental de síndrome hepatopulmonar”, enviado para o periódico Jornal de Pneumologia; Parte III- Artigo original intitulado “Efeitos da melatonina sobre o tecido hepático e pulmonar em animais com síndrome hepatopulmonar por ligadura do ducto biliar”, a ser enviado para o periódico Digestive Diseases and Sciences. Foi utilizado o modelo de cirrose biliar secundária, induzida pelo modelo de ligadura de ducto biliar (LDB), com ratos machos Wistar, pesando ± 300 gramas, divididos em quatro grupos: CO (controle), CO+MLT, SHP e SHP+MLT. Os animais foram tratados com MLT a partir do 15° dia e com LDB até o 28° dia. No 29° dia, mediante administração de fármacos anestésicos, foram coletados sangue, fígado, pulmão e fêmur. Resultados: Nos artigos II e III, ao se avaliar as transaminases, observou-se aumento significativo nas enzimas ALT, AST e FA no grupo SHP quando comparadas aos grupos controles, o que determina a presença de doença hepática. Posteriormente à administração da 7 melatonina, houve diminuição significativa do grupo SHP+MLT quando comparado ao grupo SHP na avaliação da lipoperoxidação, atividade das enzimas Catalase (CAT), superóxido dismutase (SOD) e glutationa Peroxidade (GPx), bem como na de Nitritos/Nitratos (NO2/NO3) e no sistema inflamatório, quando da avaliação da expressão da Óxido Nítrico Sintase Induzível (iNOS) e da região p65 do fator de transcrição nuclear-kB (NF-kB). Também houve diferença na gasometria arterial e na histologia do tecido pulmonar pelas técnicas de Hematoxilina e Eosina e Picrosírius, especialmente no diâmetro dos vasos pulmonares. Ao avaliar o dano ao DNA pelo Ensaio Cometa, foi observado aumento do índice e da frequência de dano no grupo SHP, com redução após o uso da MLT. Conclusão: Os resultados sugerem efeito protetor da melatonina no tecido hepático e pulmonar, no modelo de Síndrome Hepatopulmonar por ligadura de ducto biliar. / Background: Hepatopulmonary syndrome (HPS) is clinically characterized by a combination of liver disease, gas exchange abnormalities, and pulmonary vascular dilation. Prolonged biliary duct obstruction was used in experimental models of secondary biliary cirrhosis leading to acute inflammatory reactions and possibly to systemic changes. Animals with cirrhosis experimentally induced by biliary duct ligation (BDL) showed increased oxidative stress in liver tissue, but the lung tissue has not been investigated yet. Oxidative stress has a key role in the pathogenesis and progression of chronic diseases, and antioxidants have been proposed as therapeutic agents to compensate for systemic and liver damages. In studies comparing melatonin with other known antioxidants such as vitamins C and E, melatonin was found to be more efficient in reducing oxidative/nitrosative stress, showing that it is a potent antioxidant. Objective: The present doctoral dissertation aimed to investigate the effect of the antioxidant melatonin on lung and liver tissues in an experimental model of BDL-induced HPS. Methods: This dissertation is divided into three parts: Part I consists of the review article entitled “Hepatopulmonary Syndrome: Oxidative Stress and Physical Exercise,” which was submitted to the European Medical Journal; Part II consists of the original article entitled “Efeitos da melatonina sobre o tecido pulmonar no modelo experimental de síndrome hepatopulmonar”, which was submitted to Jornal de Pneumologia; and Part III consists of the original article entitled “Effects of melatonin on liver and lung tissues of animals with bile duct ligation-induced hepatopulmonary syndrome”, which will be submitted to Digestive Diseases and Sciences. A model of secondary BDL-induced biliary cirrhosis was used in male Wistar rats weighing ± 300 g and divided into four groups: control group (CG), CG+MLT, HPS, and HPS+MLT. Animals were treated with MLT or vehicle from day 15 to day 28 after BDL. On day 29, blood, liver, lung, and femur samples were collected after the administration of anesthetic drugs. Results: As for transminases, papers II e III found that there was a significant increase in enzymes ALT, AST e FA in the HPS group compared with the control groups, which indicates the presence of liver disease. The administration of melatonin led to a significant decrease in the HPS group compared with the control groups with regard to the following variables: lipid peroxidation; catalase, superoxide dismutase, and glutathione peroxidase activity; nitrite/nitrate ratio; and inducible nitric oxide synthase and p65 region of nuclear factor kappa B. There were also differences in blood gas analysis and histology of lung tissues as assessed by hematoxylin and eosin (HE) and picrosirius red staining, especially in the diameter of pulmonary vessels. The comet assay revealed an increase the index and frequency of DNA damage in the HPS group compared with the control groups, but these parameters were reduced with the use of melatonin in the HPS+MLT group. Conclusion: Results suggest that melatonin has a protective effect in liver and lung tissues using a BLD-induce HPS model.

Introdução: O carcinoma hepatocelular (CHC) é o câncer primário de fígado mais comum e está associado com a segunda menor taxa de sobrevida em 5 anos de todos os tipos de tumores. A melatonina (Mel) é uma potente molécula antioxidante que se tem mostrado benéfica em diversas situações patológicas, incluindo o CHC. Objetivo: Avaliar o efeito da Mel sobre marcadores de estresse oxidativo e angiogênicos no tecido hepático de ratos Wistar no modelo experimental de carcinogênese hepática induzida por dietilnitrosamina (DEN) associado ao acetilaminofluoreno (2-AAF). Métodos: 32 ratos machos Wistar (150g) foram divididos em 4 grupos: Controle (CO); Controle+Mel (CO+Mel); DEN e DEN+Mel. O DEN (50mg/kg) foi administrado por via intraperitoneal duas/uma vez por semana, associado a uma única dose de 2-AAF (100mg/kg). A Mel foi administrada na água de beber dos animais na concentração final de 20 mg/L e o tratamento teve início na 12ª semana perdurando até o fim das 19 semanas de experimento. O sangue dos animais foi coletado para as análises de AST, ALT, FA, γ-GT e amostras de fígado utilizadas para avaliar a lipoperoxidação (LPO), a atividade das enzimas antioxidantes (CAT, GPx e GST), os níveis de GSH e de metabólitos do óxido nítrico, a análise histógica e as proteínas envolvidas na angiogênese tumoral (VEGF, PI3K, p-Akt e eNOS). Resultados: O dano tecidual e o processo fibrogênico presentes no parênquima hepático estavam diminuídos no grupo DEN+Mel, assim como o nível de TBARS e a atividade da enzima GST quando comparados ao grupo DEN. A atividade da CAT mostrou-se aumentada no grupo DEN+Mel quando comparada ao grupo DEN. No processo angiogênio, a expressão de VEGF, PI3K, p-Akt mostrou-se diminuída no grupo DEN+Mel enquanto a expressão da eNOS apresentou-se aumentada quando comparado ao grupo DEN. Conclusão: Constatamos que a Mel foi capaz de minimizar os danos no parênquima hepático, de diminuir a LPO, modular a atividade da CAT, além de mostrar-se eficaz na redução de VEGF e da via PI3K/Akt no modelo experimental de carcinogênese hepática. / Background: Hepatocellular carcinoma (CHC) is the most common primary liver cancer and is associated with the second lowest 5-year survival rate of all tumor types. Melatonin (Mel) is a powerful antioxidant molecule that has been demonstrated to be beneficial in various pathological conditions, including HCC. Objective: The aim of this study was to evaluate the effect of Mel on oxidative stress and angiogenic markers in liver tissue of Wistar rats in the experimental model of hepatic carcinogenesis induced by diethylnitrosamine (DEN) and acetylaminofluorene (2-AAF). Methods: 32 male Wistar rats (150g) were divided into 4 groups: Control (CO); Control+Mel (CO+Mel); DEN and DEN+Mel. DEN (50mg/kg) was administered intraperitoneally once or twice a week, associated with a single dose of 2-AAF (100mg/kg). Mel was given in drinking water at the final concentration of 20 mg/L and the treatment was started at 12th week and continued until the end of the 19 weeks of experiment. Blood samples were collected for AST, ALT, AP, γ-GT and liver samples were used to evaluate lipid peroxidation (LPO), activity of antioxidant enzymes (CAT, GPx and GST), levels of GSH and nitric oxide levels, histological analysis and expression of proteins involved in tumor angiogenesis (VEGF, PI3K, p-Akt and eNOS). Results: The tissue damage and the fibrogenic process present in the hepatic parenchyma were decreased as well as the levels of TBARS and the activity of GST in the group DEN+Mel when compared to DEN group. CAT activity was increased in DEN+Mel group when we compared with DEN group. The expression of VEGF, PI3K, p-Akt was decreased in DEN+Mel group while eNOS expression was increased when compared to DEN group. Conclusion: Mel was able to minimize damage in the hepatic parenchyma, reduce LPO, modulate the activity of CAT and reduce VEGF and the PI3K/Akt pathway in a experimental model of hepatic carcinogenesis.

A melatonina (MLT) é um hormônio responsável pela regulação dos ritmos circadianos, com ampla atuação na fisiologia animal, incluindo os seres humanos. Sua ação moduladora sobre o sistema imune possibilitou estudar seu efeito sobre a estimulação de monócitos na diferenciação em células dendríticas (DCs). Monócitos estimulados com MLT, durante a etapa de adesão de duas horas, apresentaram aumentada presença dos receptores para citocinas GM-CSF, IL-4 e TNF-a, necessários à geração de DCs in vitro. DCs geradas sob estímulo de MLT mostraram um aumento nas moléculas de membrana como CD40, CD80 e CD83. Foram detectadas as citocinas IL-6, IL-8 e IL-10 nos sobrenadantes de DCs imaturas, bem como IL-6, IL-8 e TNF-a para as DCs maduras. Lys estimulados por estas DCs mostraram um elevado índice de proliferação e detectou-se variação nas concentrações das citocinas IL-2, IL-4, IL-6, IL-10, TNF-a e IFN-g, dos sobrenadantes das co-culturas. O uso do inibidor da MLT, Luzindol mostrou tendência a inibição dos efeitos desse hormônio. / Melatonin (MLT) is a hormone responsible for the circadian rhythm regulation, with wide range of actions in animal physiology, including the human beings. Its modulatory action on immune system permited to study its effects on monocyte stimulation to differentiate into dendritic cells (DCs). Monocytes stimulated with MLT, kept for two hours adhesion time, presented enhanced cytokine membrane receptors for GM-CSF, IL-4, TNF-a, needed to in vitro DCs generation. DCs obtained by MLT stimuli show an enhanced presence of membrane molecules, as CD40, CD80 and CD83. The cytokines IL-6, IL-8 e IL-10 were present in the supernatants of imature DCs, as well the IL-6, IL-8 e TNF-a in mature DCs supernatants. Lymphocytes supernatants from DCs co-culture showed an enhanced proliferation index and, were detected a variation for IL-2, IL-4, IL-6, IL-10, TNF-a e IFN-g cytokines. The MLT inhibitor Luzindole show a tendency to inhibition of this hormone.

A identificação de moléculas com potenciais ações terapêuticas e a compreensão dos mecanismos envolvidos na modulação da resposta imune frente à administração de substâncias farmacologicamente ativas em modelos experimentais infectados por Trypanosoma cruzi tem contribuído de maneira importante nas investigações de novas terapias para a doença de Chagas. Estudos prévios demonstraram as ações do zinco e da melatonina sobre a imunidade do hospedeiro, durante a fase aguda da infecção chagásica experimental, potencializando a resposta imune gerada contra o parasita. O presente estudo teve como objetivo avaliar o possível efeito imunomodulador da administração de zinco e melatonina em ratos Wistar machos durante a fase crônica da infecção por T. cruzi, utilizando os seguintes parâmetros: dosagens de citocinas IL-2, IL-4, IL-10, IFN-, e TNF-, produção de óxido nítrico, proliferação de esplenócitos, citometria de fluxo para análise fenotípica das subpopulações de células T CD3+CD4+ e CD3+CD8+, células dendríticas, células NK (CD161+) e NKT (CD3+CD161+), macrófagos, moléculas co-estimuladoras CD28, CD80 e CD86, RT1B, análise dos marcadores CD11a e CD25 e detecção do processo de apoptose celular. O efeito imuno-modulador do zinco e da melatonina durante a fase crônica da infecção chagásica pode ser comprovado através redução no percentual de macrófagos, células dendríticas, linfócitos TCD4+ e TCD8+, apoptose celular, das concentrações de óxido nítrico, IFN- e MCP-1. Adicionalmente, a terapia com zinco e melatonina durante a infecção experimental resultou em modificações importantes na resposta imunológica, como evidenciado pelo aumento no percentual de células T reguladoras, da proliferação celular e dos níveis das citocinas IL-2, IL-4 e IL-10. O desenvolvimento de novas estratégias terapêuticas, que possam modular a resposta inflamatória, contribuindo para prevenção dos danos teciduais observados na fase crônica da doença, são alvos importantes no tratamento da doença de Chagas. / The identification of molecules with potential therapeutic actions and the comprehension of the mechanisms involved in modulating the immune response by the administration of pharmacologically active substances in experimental models infected with Trypanosoma cruzi have contributed significantly in the investigation of new therapies for Chagas\' disease. Previous studies have demonstrated the actions of zinc and melatonin on host\'s immunity during the acute phase of experimental Chagas\' disease, enhancing the immune response generated against the parasite. The present study aimed to evaluate the possible immunomodulatory effect of zinc and melatonin administration in male Wistar rats during the chronic phase of T. cruzi infection, using the following parameters: measurement of IL-2, IL-4, IL-10, IFN- and TNF-, nitric oxide, proliferation of splenocytes, flow cytometry for phenotypic analysis of CD3+CD4+ and CD3+CD8+ T cells subpopulations, dendritic cells, NK cells (CD161+) and NK T (CD3+CD161+), macrophages, co-stimulatory molecules CD28, CD80 and CD86, RT1B, analysis of markers CD11a and CD25 and detection of the apoptosis process. The immunomodulator effect of zinc and melatonin during the chronic phase of Chagas\' disease was evaluated by a reduction of the percentage of macrophages, dendritic cells, CD4+ and CD8+ lymphocytes, cellular apoptosis, the concentrations of nitric oxide, IFN- and MCP-1. In addition, the treatment with zinc and melatonin during the experimental infection resulted in significant changes in the immune response, as evidenced by the increased percentage of regulatory T cells, cell proliferation and cytokine levels of IL- 2, IL-4 and IL-10. The development of new therapeutic strategies that can modulate the inflammatory response, contributing to prevention of tissue damage observed in the chronic phase, are important targets in the treatment of Chagas disease.