A síndrome dos ovários policísticos (SOP) é um distúrbio endócrino complexo, associado a resistência insulínica, hiperinsulinemia, obesidade, acúmulo de gordura visceral e dislipidemia. Essas alterações podem levar a aumento de risco de doenças como \"diabetes mellitus\", doenças cardiovasculares, esteatose hepática ou até mesmo esteato-hepatite. Em ratas, o excesso de androgênios ou estrogênios no período neonatal induz a alterações metabólicas e reprodutivas similares às observadas na SOP em humanos. O objetivo deste estudo é analisar os efeitos da exposição neonatal à testosterona e ao estrogênio no fígado de ratas adultas. Para isso foram utilizadas 30 ratas, divididas em três grupos de 10 animais cada. Foi administrada por via subcutânea, entre 1 e 3 dias de vida, uma única dose dos seguintes compostos: 0,1 mL de óleo de oliva (veículo) - grupo Controle (n=10); propionato de testosterona (1,25 mg/0,1mL de veículo) - grupo Testosterona (n=10); benzoato de estradiol (0,5 mg/0,1mL de veículo) - grupo Estradiol (n=10), de acordo com o grupo a que pertenciam. Após cerca de 90 dias, os animais foram sacrificados, sendo retirados fragmentos do fígado que foram preparados para análise da metabolômica e da histomorfologia. Histologicamente, o fígado dos animais do grupo testosterona apresentaram maior infiltração gordurosa e infiltrado inflamatório; e do grupo estradiol apresentou hepatócitos binucleados, além do aumento do volume nuclear. Houve, no grupo testosterona modificações no perfil metabolômico ligadas a maior resistência à insulia e maior risco para diabete. O grupo exposto ao estrogênio apresentou alterações relacionadas ao metabolismo e síntese de lipídeos. Nossos resultados sugerem que os riscos metabólicos associados à SOP podem ter origem e mecanismos diferentes / Polycystic ovary syndrome (PCOS) is a complex endocrine disorder associated with insulin resistance, hyperinsulinemia, central obesity, accumulation of visceral fat and dyslipidemia. Those changes can lead to increased risk of diseases such as diabetes mellitus, cardiovascular disease, nonalcoholic fat liver disease or even nonalcoholic steatohepatitis. In rats, the excess of androgens or estrogens in the neonatal period leads to metabolic and reproductive alterations similar to those observed in SOP in humans. The objective of this study is to analyze the effects of exposure to neonatal testosterone and estrogen in the liver of adult rats. For this we used 30 female rats, sorted into three groups of 10 animals each. It was administered subcutaneously between 1 and 3 days of age a single dose of the following compounds: 0.1 mL olive oil (vehicle) - Control Group (n = 10); testosterone propionate (1.25 mg / 0.1 mL vehicle) - Testosterone (n = 10); estradiol benzoate (0.5 mg / 0.1 mL vehicle) - Estradiol group (n = 10). After 90 days, the animals were sacrificed, and the liver removed fragments were prepared for analysis of metabolomics and histomorphometry. Histologically, the testosterone group displayed greater fat deposition and higher degree of inflammatory infiltration. The estradiol group had binucleate hepatocytes and increased nuclear volume. Testosterone group showed changes in the metabolomic profile linked to increased insulin resistance and increased risk for diabetes mellitus. The group exposed to estrogen showed changes related to metabolism and synthesis of lipids. Our results indicate that the metabolic risks associated with PCOS may have origin and different mechanisms

O metaboloma é definido como a coleção qualitativa e quantitativa de todos os metabólitos de baixa massa molecular presentes nas células, os quais participam de reações bioquímicas necessárias para a manutenção, crescimento e fisiologia celular. A avaliação metabolômica permite o delineamento do processo bioquímico de sistemas a fim de ampliar o entendimento de como as patologias se manifestam. A Espectroscopia de Ressonância Magnética Nuclear (RMN) é usada para investigar uma variedade de processos biológicos em diversos sistemas. A magnética aplicada a células e biópsias de tecido intacto de melanoma murino B16F10 contribuiu para a caracterização bioquímica de biomarcadores das diferentes fases de progressão tumoral do melanoma murino B16F10. Os resultados obtidos neste estudo permitiram a identificação de 33 metabólitos possíveis, envolvidos na carga lipídica e no metabolismo secundário da via glicolítica, que favorecem o crescimento e a progressão tumoral. A presença da taurina, prolina, serina, fenilalanina, que aumentaram quantitativamente, são possíveis marcadores da invasão, progressão e metastatização. A análise quantitativa desses metabólitos mostrou diferença significativa em 11 compostos, dos quais 9 estão diretamente envolvidos na expressão das respostas proliferativas, de morte celular e angiogênese, nos diferentes períodos de crescimento do melanoma B16F10, avaliados neste estudo. Desta forma, os achados obtidos neste estudo, quando associados no futuro a outros fatores, poderão ser úteis no diagnóstico e auxiliar na escolha terapêutica alvo com maior especificidade e menores efeitos colaterais. RMN pode ter um importante impacto na monitorização de metabólitos em células e tecidos tumorais, possibilitando a detecção mais precoce de tumores malignos, em suma, através da combinação de métodos de ressonância magnética. / The metabolome is defined as the qualitative and quantitative collection of all low weight molecular metabolites in cells that participate in biochemical reactions necessary for the maintenance, growth and physiology of cell. The metabolomic evaluation allows the design of systems of biochemical process in order to broaden the understanding of how diseases manifest. The Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy (NMR) is used for investigating a variety of biological processes in several systems. The magnetics applied to cell and tissue biopsies intact murine melanoma B16F10 contributed to the biochemical characterization of biomarkers of different stages of tumor progression of murine melanoma B16F10. The results obtained in this study allowed the identification of 33 potential metabolites involved in lipid content in the secondary metabolism of the glycolytic pathway, which promote growth and tumor progression. The presence of taurine, proline, serine, phenylalanine, which quantitatively increased, is possibly markers of invasion and metastasis progression. Quantitative analysis of these metabolites showed a significant difference in 11 compounds, of which 9 are directly involved in the expression of proliferative responses, cell death and angiogenesis in different periods of growth of B16F10 melanoma, evaluated in this study. Thus, the findings from this study, when associated in the future with other factors, may be useful in the diagnosis and may assist in choosing therapeutic target with greater specificity and fewer side effects. NMR may have a significant impact on monitoring metabolites in tumor cells and tissues, allowing for earlier detection of malignant tumors; in short, by combining MRI methods.

A leishmaniose é uma doença negligenciada provocada por parasitas do gênero Leishmania, que ocorre em mais de 90 países no mundo, afetando milhões de pessoas. A doença é tratável, mas ainda não tem cura, e o arsenal terapêutico comumente utilizado é limitado, e consiste do uso de fármacos de alta toxicidade. Sendo assim, a busca por novas terapias tem sido encorajada e o uso de compostos ativos isolados de produtos naturais, como plantas, tem se mostrado eficaz. Para uso futuro destes princípios ativos no tratamento, faz-se necessário o entendimento do seu mecanismo de ação. As ciências \"ômicas\", mais especificamente a metabolômica, que é a análise comparativa dos metabólitos alterados em um sistema biológico após intervenção externa, tem sido bastante aplicada com este objetivo. A abordagem metabolômica é multidisciplinar e as análises são realizadas com auxílio de plataformas analíticas modernas, como as técnicas de separação acopladas a espectrometria de massas (MS). Para tratamento dos dados são utilizadas ferramentas estatísticas avançadas, e as substâncias alteradas são correlacionadas com rotas metabólicas. Neste trabalho, o mecanismo de ação em Leishmania infantum da substância ativa (metildihidrodieugenol B) isolada da planta Nectandra leucantha, foi avaliado por abordagem metabolômica global, com multiplataforma de análise (cromatografia gasosa e líquida em fase reversa hifenadas, GC-MS e RPLC-MS, respectivamente). Otimizações de preparo de amostra, extração, e derivatização para GC-MS, para obter o maior número possível de metabólitos foram realizadas nas amostras em estudo. Promastigotas de L. infantum foram crescidos em meio de cultura e após 72 h foram tratados com metildihidrodieugenol B (na concentração de 58.18 &#181g x mL-1); passadas 48 h de tratamento, a ação enzimática foi interrompida, as células lavadas e congeladas para análise posterior. Metanol:água (1:1) e metanol 100% foram utilizados como solventes extratores para acessar os metabólitos intracelulares nas análises por GC-MS e RPLC-MS, respectivamente. Derivatização com O-metoxiamina em piridina (15 mg x mL-1) à temperatura ambiente por 90 min, seguida de sililação com BSTFA + 1% TMCS por 30 min à 40 ºC foi realizada para tornar voláteis e estáveis os metabólitos para análise por GC-MS. Os resultados de ambas plataformas de análise apontou grandes diferenças entre os grupos de amostras tratadas e não tratadas com a substância ativa, e os metabólitos alterados com significância estatística foram correlacionados com o metabolismo de Leishmania. Diferentes aminoácidos, ácidos graxos, carboidratos, glicerolipídeos e fosfoslipídeos foram encontrados, em sua maioria, diminuídos com o tratamento. Devido a complexidade do metabolismo do parasita e a grande diversidade dos metabólitos alterados, um mecanismo de ação multi-target pode ser atribuído ao dímero de fenilpropanoide. Mudanças no metabolismo da glicólise e gluconeogênese são destacadas, indicando alterações nas fontes de energia da célula. Modificações na composição lipídica da membrana plasmática do parasita também foram observadas, sugerindo variações em sua flexibilidade e fluidez. Os resultados obtidos são preliminares, mas muito importantes para dar o primeiro passo na elucidação da ação desta substância no tratamento da leishmaniose, pleiteando a busca por novas terapias. / Leishmaniasis is a neglected disease caused by Leishmania parasites, which occurs in more than 90 countries worldwide, affecting millions of people. The disease is treatable but not curable, and the commonly used therapeutic arsenal is limited and consists in the use of highly toxic drugs. The search for new therapies has been encouraged and the use of active compounds, isolated from natural products, such as plants, has been proven effective. For future use of these active compounds in the treatment, it is necessary to understand its mechanism of action. \"Omics\" sciences, specifically metabolomics, which is the comparative analysis of altered metabolites in a biological system after external intervention, has been widely applied for this purpose. The metabolomic approach is multidisciplinary and the analyzes are performed using modern analytical platforms, such as separation techniques coupled to mass spectrometry (MS). Data treatment are performed with advanced statistical tools and altered metabolites are correlated with metabolic pathways. In this work, the mechanism of action, in Leishmania infantum, of an active compound (methyldehydrodieugenol B), isolated from Nectandra leucantha plant, was evaluated by global metabolomics approach with multiplatform analysis (gas and reversed phase liquid chromatography, GC-MS and RPLC-MS, respectively). Optimizations of sample preparation, extraction and derivatization for GC-MS to obtain the maximum number of metabolites in the samples under consideration were performed. L. infantum promastigotes were grown in culture medium and after 72 h they were treated with metildihidrodieugenol B (at a concentration of 58.18 µg x mL-1); after 48 h of treatment, enzyme activity was quenched, cells washed and frozen for further analysis. Methanol:water (1:1) and 100% methanol are used as solvent extractor to assess intracellular metabolites for analysis by GC-MS and RPLC-MS, respectively. Derivatization with O-methoxyamine in pyridine (15 mg x mL-1) at room temperature for 90 min, followed by silylation with BSTFA + 1% TMCS for 30 min at 40°C was performed to make volatile and stable metabolites for analysis by GC- MS. The results of both analytical platforms showed significant differences between treated and non-treated samples with the active substance, and altered metabolites with statistical significance were correlated with Leishmania metabolism. Different amino acids, fatty acids, carbohydrates, and glycerolipids phospholipids were found, mostly decreased with treatment. Due to the complexity of the parasite metabolism and the great diversity of altered metabolites, a multi-target mechanism can be assigned to the methyldehydrodieugenol B. Changes in the metabolism of glycolysis and gluconeogenesis are highlighted, indicating changes in the cell energy sources. Changes in the lipid composition of the parasite plasma membrane were also observed, suggesting variations in its flexibility and fluidity. The results are preliminary, but very important to take the first step into elucidation of the action of this substance in the treatment of leishmaniasis, aiming the search for new pharmaceutical therapies.

Nos últimos anos, muito vem se aprendendo sobre o papel metabólico da derivação gástrica em Y de Roux (DGYR), embora ainda existam questões importantes a serem respondidas. Pacientes obesos, metabolicamente descompensados, apresentam rápida melhora do quadro de diabetes mellito tipo 2 (DM2) no pós-operatório precoce da DGYR. As taxas de remissão do DM2 chegam em até 89% após 1 ano, mas os mecanismos e os fatores determinantes dessa melhora ainda são desconhecidos. Até o quanto se pode averiguar, não há nenhum estudo clínico que explique completamente esse fenômeno em seres humanos. O advento da era pós-genômica vem mudando substancialmente o modo pelo qual a ciência e a medicina são praticadas, possibilitando a investigação de doenças sobre perspectivas moleculares. Obesidade e DM2 resultam de alterações sistêmicas no metabolismo e, nesse contexto, a metabolômica surge como abordagem promissora para investigação das transformações promovidas pela DGYR, ao estudar flutuações dinâmicas de moléculas que traduzem o metabolismo, os metabólitos. Estas moléculas refletem a resposta final de sistemas biológicos frente a alterações metabólicas, genéticas e ambientais, para constituir fonte importante de informação celular e sistêmica. Na presente pesquisa, considerou-se que os mecanismos de ação da DGYR incluem alterações metabolômicas intestinais e sistêmicas que modulam diversas vias metabólicas, e que podem levar à melhora do DM2 em pacientes obesos. Com essa perspectiva, realizou-se um estudo clínico prospectivo autocontrolado (pareado), no qual foram estudadas 23 pacientes obesas portadoras de DM2 submetidas à DGYR. Análises metabolômicas foram realizadas com abordagem multicompartimental, em amostras de plasma, urina e biópsias do tecido gastrintestinal nos períodos pré e pós-operatório de 3 meses. Estas análises foram conduzidas no centro de referência internacional na Universidade da Califórnia, nos Estados Unidos da América (NIH West Coast Metabolomics Center), com uso de plataformas analíticas de cromatografia líquida e gasosa, acopladas à espectrometria de massas. As pacientes foram analisadas em conjunto e, para determinar a relação da cirurgia com o controle glicêmico, foram divididas, posteriormente, de acordo com a remissão do DM2, utilizando os critérios da American Diabetes Association. Todas as pacientes apresentaram melhora na composição corporal e nos parâmetros clínicos avaliados, demonstrando que, do ponto de vista clínico, não existem diferenças aparentes entre as pacientes. Contudo, o perfil metabolômico revelou um padrão discriminatório de alterações, indicando grandes diferenças entre as pacientes que apresentaram ou não melhora do DM2. No plasma, 235 metabólitos estiveram significativamente alterados, na urina 113 e 106, 0, 82, 146 e 60 no estômago corpo alto, estômago corpo médio, duodeno, jejuno e íleo, respectivamente. Os principais metabólitos envolvidos nestas alterações incluíram AB, toxinas urêmicas produzidas pela microbiota, ácidos dicarboxílicos e diferentes classes lipídicas. Diversas hipóteses foram geradas com base nos resultados, indicando que a DGYR altera profundamente o perfil metabolômico e que a remissão do DM2 parece estar associada à melhora da flexibilidade metabólica estimulada pela maior atividade da ômega oxidação e ativação de receptores nucleares que modificam o metabolismo de lipídios e da glicose. Em contrapartida, a não remissão do DM2 parece ser em razão de mudanças na composição da microbiota e presença de disfunção renal subclínica, que restringem a adaptação metabólica na qual esta melhora ocorre. Portanto, supõe-se que a DGYR desempenha um papel funcional, incluindo, mas não limitado à regulação no fluxo e na utilização de substratos, na composição e/ou atividade da microbiota e na ativação de receptores nucleares. Estas alterações metabólicas parecem atuar em conjunto, formando um circuito de alterações que ativam gatilhos que levam à melhora do DM2 / In recent years, much has been learned about the metabolic role of Rouxem- Y gastric bypass (RYGB), although there are still important questions to be answered. Obese metabolically decompensated patients present fast improvement of type 2 diabetes (T2D) in the early RYGB postoperative. T2D remission rates reach up to 89% after a year, but the precise mechanisms and determinant factors of this improvement are still unknown. To the best of our knowledge, there is no clinical study that fully explains the phenomena in humans. Post-genomic era has substantially changed the way science and medicine are practiced, making it possible to investigate diseases at molecular level. Obesity and T2D result from systemic metabolic alterations and, in this context, metabolomics appears as a promising approach to investigate changes induced by RYGB, as is focused on dynamic fluctuations of the molecules that translate metabolism, the metabolites. These molecules reflect the ultimate response of biological systems to metabolic, genetic and environmental changes, representing an important source of cellular and systemic information. In this research, we considered that the mechanisms of RYGB action includes systemic and gastrointestinal metabolomic alterations, which modulate several metabolic pathways, and that may lead out T2D improvement in obese patients. In this perspective, we developed a prospective clinical study, self-controlled (paired), in which 23 obese patients with T2D submitted RYGB were investigated. Metabolomic analysis were performed in a multi-compartmental approach, analyzing plasma, urine and gastrointestinal biopisies before and after 3 months of surgery. Analysis were performed at an international reference metabolomics center, located at University of California, United States of America (NIH West Coast Metabolomics Center), by using liquid and gas chromatography, coupled to mass spectrometry. Patients were analyzed together, and to determine the relationship of glycemic control with RYGB, we also analyzed patients divided by groups, classified according T2D remission, following the American Diabetes Association criteria. All patients presented body composition and clinical improvements, showing no difference from the clinical perspective. On the other hand, metabolomic profile exhibited a discriminatory pattern of alterations, suggesting important differences between patients with and without T2D remission. On plasma, 235 metabolites were significantly changed, while urine 113 and 106, 0, 82, 146 and 60 at stomach upper body, stomach median body, duodenum, jejunum and ileum, respectively. The principal metabolites involved in these alterations includes bile acids, uremic toxins produced by microbiota, dicarboxylic acids, and different lipid classes. Several hypotheses were generated from our results, indicating that RYGB deeply changes metabolomic profile and that T2D remission seems to be associated with metabolic flexibility improvement, stimulated by increased omega oxidation and nuclear receptors activation, modifying lipid and glucose metabolism. In contrast, non-remission of T2D seems to be related to changes of microbiota, associated with subclinic kidney dysfunction, that impairs the metabolic adaptation in which RYGB occurs. Thus, we suppose that RYGB develops a functional role, including - but not limited to - regulation in the substrate flux and utilization, microbiota composition and activity, and activation of nuclear receptors. These metabolic alterations seem to act together to form a circuit of alterations that activate triggers that lead to T2D improvement

O uso de extrato de plantas na suplementação tem sido considerado uma potencial alternativa para melhorar a estabilidade redox da carne. Alguns compostos bioativos presentes nos extratos de plantas atuam como antioxidantes e podem melhorar a saúde e o bem estar do animal e proteger a carne da oxidação. Propriedades farmacológicas e efeitos antioxidantes têm sido demonstrados em extratos de lúpulo e erva mate. Porém, os efeitos do uso de extrato de lúpulo e de erva mate como suplemento em dieta animal no perfil metabólico e na estabilidade redox da carne ainda não foram reportados. A adição de 0,5%, 1,0% e 1,5% de extrato de erva mate a uma ração composta de milho e soja destinada à alimentação de gado resultou no aumento da concentração de inosina monofosfato, creatina, carnosina e ácido linoléico conjugado na carne. A tendência à formação de radicais livres em homogenatos de carne diminuiu conforme aumentou o teor de erva mate na ração indicando um aumento da resistência da carne à oxidação. A adição de extrato de lúpulo (0, 30 ppm, 60 ppm e 240 ppm) à ração de frangos de corte promoveu efeitos significativos na concentração média de metabólitos polares que são de relevância para a qualidade da carne. As maiores diferenças nos perfis metabólicos entre o grupo controle (sem suplemento) e as amostras de carne de frango que foi alimentado com ração suplementada com β-ácidos foram obtidas usando 30 ppm de lupulonas na dieta. Como determinado pela técnica de spin-trapping, uma maior estabilidade redox foi observada nas amostras relacionadas aos animais alimentados com 30 ppm de lupulonas e podem ser relacionadas a um maior nível de antioxidantes endógenos, especialmente anserina, carnosina e NADH. Miosina e actina demonstraram ser os alvos principais da oxidação de proteínas em carne de frango. As proteínas miofibrilares de animais alimentos com β-ácidos mostraram ser menos susceptíveis à oxidação quando comparado ao grupo controle. Extratos de mate e de β-ácidos demonstraram ser aditivos promissores para dieta animal de gado e frango, respectivamente, e podem melhorar a estabilidade oxidativa, o valor nutricional, a qualidade sensorial e a aceitação da carne. / The use of plant extracts in animal feeding trials has been considered as a potential alternative to improve the redox stability of meat. Bioactive compounds from plant extracts can provide the antioxidative mechanisms required to improve animal health and welfare and, to protect meat against oxidation. Pharmacological properties and antioxidant effects have been associated to the extract of hops and to the extracts of yerba mate. However, the effects of hops and yerba mate as dietary supplement for animal feeding on the metabolic profile and the redox stability of meat have not been reported yet. Addition of extract of mate to a standard maize/soy feed at a level of 0.5, 1.0 or 1.5% to the diet of feedlot for cattle resulted in an increased level of inosine monophosphate, creatine, carnosine and of conjugated linoleic acid in the fresh meat. The tendency to radical formation in meat slurries as quantified by EPR spin-trapping decreased for increasing mate extract addition to feed especially after storage of the meat indicating an increased resistance to oxidation for meat. Addition of hops extract at different levels (0, 30 ppm, 60 ppm, 240 ppm) to the diet of broilers demonstrated to have significant effects on the averaged concentration of polar metabolites that are of relevance for meat quality. The major metabolic differences between control group (no supplements) and broilers fed different levels of β-acids were achieved using 30 ppm of supplement. As determined by EPR spin-trapping, increased redox stability was obtained in the samples referring to the animals fed 30 ppm of lupulones and may be related to the highest level of endogenous antioxidants, especially anserine, carnosine and NADH. Myosin and actin were recognized as the main targets of protein oxidation in meat. Myofibrillar proteins from animals fed with hops β-acids showed to be less susceptible to oxidation when compared to control group. Mate and hops β-acids extracts demonstrated to be promising additives to feedlot for, respectively, cattle and broilers and can improve the oxidative stability, nutritive value, sensory quality, and consumer acceptance of meat.

Os mecanismos moleculares envolvidos na resistência de plantas contra patógenos são um tema bastante discutido no meio acadêmico, sendo o objetivo maior dos estudos a diminuição das perdas de produtividade provocadas por doenças em plantações do mundo todo. Muitos modelos de interação patógeno-hospedeiro foram propostos e desenvolvidos priorizando plantas e culturas de rápido desenvolvimento com ciclo de vida curto. Espécies de ciclo longo, porém, devem lidar durante anos - ao menos até a idade reprodutiva - contra o ataque de bactérias, fungos e vírus, sem contar, nesse meio tempo, com recombinações genéticas e mutações que tornariam possível o escape contra as moléstias causadas por microrganismos. Assim, como alternativa aos modelos usuais, o presente trabalho estudou um diferente par de antagonistas: Eucalyptus grandis e Puccinia psidii. Apesar da contribuição de programas de melhoramento genético, o patossistema E. grandis X P. psidii ainda é pouco descrito no nível molecular, havendo poucos estudos sobre os processos e as moléculas que agem de forma a conferir resistência às plantas. Assim, buscando o melhor entendimento da relação entre E. grandis X P. psidii, o presente trabalho estudou a mudança dos perfis de proteínas e metabólitos secundários ocorrida nos tecidos foliares de plantas resistentes e susceptíveis durante a infecção pelo patógeno, com o auxílio da técnica de cromatografia líquida acoplada à espectrometria de massas. Os resultados obtidos indicam que as plantas resistentes percebem a presença do patógeno logo nas primeiras horas pós-infecção, produzindo proteínas ligadas à imunidade (HSP90, ILITYHIA, LRR Kinase, NB-ARC disease resistance protein). Essa percepção desencadeia a produção de proteínas de parede celular e de resposta oxidativa, além de modificar o metabolismo primário e secundário. As plantas susceptíveis, por outro lado, têm o metabolismo subvertido, produzindo proteínas responsáveis pelo afrouxamento da parede celular, beneficiando a absorção de nutrientes, crescimento e propagação de P. psidii. No trabalho também são propostos metabólitos biomarcadores de resistência, moléculas biomarcadoras de resposta imune e sinais da infecção por patógeno em E. grandis. / The molecular mechanisms involved in the plant resistance against pathogens is a well-discussed theme in the academy, overall objecting to diminish worldwide plantation yield losses caused by diseases. Many pathogen-host models were proposed and developed prioritizing model plants and fast growing crops with short life cycles. However, long life cycle species need to cope with the attack of bacteria, fungi and virus throughout many years, or at least until its reproduction period, being unable, meanwhile, to escape the attack of these microorganisms through genetic recombination and mutation. Therefore, as an alternative to the usual models, the present work studied a different pair of antagonists: Eucalyptus grandis and Puccinia psidii. Despite the contribution of plant breeding programs, the E. grandis X P. psidii pathosystem is still poorly described in the molecular level, with few studies about processes and molecules that confer resistance to the plants. Thus, in order to better understand the E. grandis X P. psidii relationship, this project aimed to study the proteome and metabolome changes that occur on leaf tissues of resistant and susceptible plants infected by the pathogen, with the aid of the liquid chromatography coupled to mass spectrometry technique. The results show that the resistant plants notice the presence of the pathogen shortly after being infected, producing immunity related proteins such as HSP90, ILITYHIA, LRR Kinase, NB-ARC disease resistance protein. This perception triggers the production of cell wall and oxidative burst proteins, also changing the primary and secondary metabolism. On the other hand, susceptible plants have its metabolism subverted, producing proteins responsible for the cell wall loosening, favoring P. psidii nutrient uptake, growth and spread. Metabolite biomarkers, Immune response biomarker molecules and infection signals triggered by P. psidii on E. grandis are also proposed on this work.

A produção e emissão de poluentes é geralmente derivada da alta atividade humana, por meio da utilização dos recursos naturais, desenvolvimento de infraestrutura e construção, atividades agrícolas, desenvolvimento industrial, urbanização, turismo e uma série de outras atividades. Poluente é tudo o que é introduzido pelo homem, de forma direta ou indireta, de substâncias ou energia que resultem ou possam resultar em efeitos adversos a vida. As principais classes de poluentes são os pesticidas, poluentes orgânicos, nutrientes, óleos, isótopos radioativos, metais pesados, patogênicos, sedimentares, lixo e escombros entre outros. O descarte em efluentes aquáticos é uma prática antiga no modo como lidamos com nossos dejetos e em consequência disso, a maioria dos ambientes aquáticos encontram-se poluídos em maior ou menor grau. Dentre os poluentes orgânicos, encontramos uma classe de moléculas denominadas de hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPA). Os HPAs são uma grande família de compostos derivados da fusão de anéis benzênicos que contém dois anéis benzeno fundidos e seus derivados, até estruturas contendo 10 anéis. A toxicidade dos HPAs é resultado de sua hidrofobicidade. Estes compostos podem induzir mudanças conformacionais na estrutura de biomembranas resultando em aumento em sua permeabilidade. Como consequência, a capacidade fotossintética desses organismos é prejudicada podendo levar a sérios distúrbios na cadeia de transporte de elétrons e desacoplamento da fosforilação oxidativa. O Antraceno (ANT) é uma molécula formada pela fusão de 3 anéis benzênicos e é um dos 16 HPAs prioritários segunda a US EPA, e é classificado como muito tóxico para organismos aquáticos e que pode causar efeitos adversos de longo prazo no ambiente aquático. Além disso, ANT é facilmente fotoxidado a produtos ainda mais tóxicos, especialmente quinonas, que interferem na respiração e na fotossíntese, causando problemas no desenvolvimento das algas levando a falência do ecossistema devido à diminuição da biomassa, deficiência de oxigênio e inibição de processos de desintoxicação. A quantidade de informações referentes aos efeitos causados ao metabolismos destes organismos fotossintetizantes é bastante limitada e para suprir esta carência, utilizamos a microalga modelo Chlamydomonas reinhardtii com a finalidade de ampliar o conhecimento dos efeitos tóxicos de antraceno no metabolismo destes organismos utilizando uma abordagem de metabolômica que utiliza GC-MS. Como resposta metabólica a exposição de ANT, ácidos graxos acumularam em C. reinhardtii. De forma semelhante, outra resposta encontrada foi acumulo de aminoácidos. Com exceção de valina, todos os aminoácidos encontrados em nossa análise por GC-MS se acumularam nas culturas expostas a ANT. Outra molécula importante encontrada em nossas análises foi a glutationa, possivelmente causada pela produção de EROs. Muitos ácidos carboxílicos foram encontrados em nossas análises e entre estes, a via metabólica mais impactada foi o ciclo do glioxilato. Juntamente com acumulo de glioxilato, muitos intermediários do ciclo do ácido cítrico foram encontrados tais como succinato e malato. Para tanto, o acumulo de malato é dependente de glioxilato e acetato, presente no meio de cultura. O produto deste gene catalisa a reação entre glioxilato e acetil-CoA formando malato como produto final. Com estes dados, podemos sugerir que para compensar pela fotossíntese deficiente, o metabolismo heterotrófico de acetato produzindo acetil-CoA é uma fonte importante de energia, e a via de glioxilato tem um papel central durante o estresse causado por ANT. Além disso, a incorporação de carbonos através do ciclo do glioxilato pode permitir a síntese de outras moléculas mais complexas como aminoácidos, lipídeos e carboidratos. / The production and emission of pollutant are often derived from human activities, such as utilizing natural resources, developing infrastructure, agriculture and industry among others. Pollutant is defined as substances or energy introduced into the environment by man, directly or indirectly that may result in adverse effects on life. Pollutants can be divided into various classes including organic, nutrients, oils, radioactive isotopes, heavy metals, pathogenic, sediments, garbage among others. Disposal of sewage on water bodies is an old habit of how we deal with our wastes. Consequently, great part of the aquatic environment becomes polluted in various extents. Among the organic pollutants, polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) represents a class of molecules consisting from two or more fused benzene rings and its by-products. Members of this class of compounds have been identified as exhibiting toxic and hazardous properties. Their toxicity is also due to its hydrophobic property that induces conformational changes on membranes, increasing their permeability. Consequently, the photosynthetic capacity of exposed organisms can be harmed, leading to serious imbalances on their electron chain transport and uncoupling oxidative phosphorylation. Anthracene (ANT) is a PAH formed by three fused benezenic rings and is one of the 16 prioritary PAH according to American and European regulatory agencies. ANT is classified as highly toxic for aquatic organisms causing long term effects on environment. Besides, ANT can be easily photooxidated and its products can be even more toxic, specially quinones, that can interfere on respiration and photosynthesis, leading to problems on algae development and ecosystem collapse caused by low biomass, oxygen deficiency and inhibition of detoxification processes. The amount of information about the effects on metabolism of the photosynthetic organisms is limited. Therefore our main goal was to use the model organism Chlamydomonas reinhardtii in order to gain insights on the toxic effects caused by ANT through GC-MS metabolomics approach. A metabolic response to ANT exposure, lipid accumulates in C. reinhardtii. Similarly to fatty acids, another marked physiological response was amino acids accumulation. With the exception of valine, all amino acids found in our GC-MS analysis showed a marked relative accumulation in cultures exposed to ANT. Another important finding was the high level of glutathione, possibly caused by ROS production. Carboxylic acids were also found in our analysis and among them a highly impacted pathway found was glyoxylate cycle. Toghether with the increase accumulation of glyoxylate, many TCA cycle intermediates, like succinate and malate were found. Furthermore, malate accumulation is dependent of glyoxylate and acetate, present in culture media. The product of this gene catalyse the reaction between glyoxylate and acetyl-CoA forming malate as a final product. Taken all together, our findings suggest that to compensate the photosynthesis inhibition, heterotrophic acetate metabolism was activated producing acetyl-CoA an important energy source, and glyoxylate cycle plays a central role during stress caused by ANT. Furthermore, incorporation of carbon through glyoxylate cycle can enable synthesis of more complex molecules like amino acids, lipids and carbohydrates.

O desenvolvimento de formas comuns de diabetes ocorre a partir da interação de fatores ambientais e genéticos. Como consequências da falta de controle glicêmico nesses pacientes várias complicações são geradas. Estudos metabolômicos para diabetes mellitus tipo 2 no soro/plasma relataram mudanças em vários metabólitos, os quais podem ser considerados possíveis alvos para futuras pesquisas mecanicistas. Como o diabetes mellitus tipo 2 é uma doença que altera o perfil metabólico em vários níveis, este trabalho teve como objetivo comparar os indivíduos com diabetes mellitus tipo 2 e com indivíduos não-diabéticos. Além disso, foram explorados o design exclusivo de um estudo de base familiar para trazer uma melhor compreensão da relação causal de metabólitos identificados e o diabetes. No presente estudo, metabolômica de base populacional foi realizada em 939 amostras de soro de indivíduos participantes do Projeto Corações de Baependi. Os participantes foram separados em dois grupos: diabéticos (77 indivíduos) e não-diabéticos (862 indivíduos). Com a técnica de GC/MS, normalização e análise estatística utilizadas, foi possível identificar metabólitos diferencialmente alterados em soro de diabéticos e não-diabéticos. Foram identificados 72 metabólitos com diferentes concentrações médias em indivíduos com diabetes mellitus tipo 2, em comparação com indivíduos saudáveis. Foi possível recapitular as principais vias que são alteradas no indivíduo diabético e a identificação de metabólitos sugestivos de estarem elevados no diabetes. Os dados de hereditariedade puderam ser utilizados para uma melhor compreensão da relação causal das associações observadas e ajudar a priorizar metabólitos associados ao diabetes para trabalhos futuros / The development of common forms of diabetes comes from the interaction between environmental and genetic factors, and the consequences of poor glycemic control in these patients can result in several complications. Metabolomics studies for type 2 diabetes mellitus in serum/plasma have reported changes in numerous metabolites, which might be considered possible targets for future mechanistic research. As type 2 diabetes is a disease that changes the metabolic profile in several levels, this work aimed to compare type 2 diabetes mellitus and non-diabetic participants of a family-based epidemiological study. In addition, we exploited the unique design of a family-based study to bring a better understanding of the causal relationship of identified metabolites and diabetes. In the current study, population based metabolomics was applied in 939 participants of \"the Baependi Heart Study\". Participants were separated into two groups: diabetic (77 individuals) and non-diabetic (862 individuals). By GC/MS technique, normalization and statistical analysis, it was possible to identify differentially concentrated metabolites in serum of diabetics and non-diabetics. 72 metabolites were identified as up regulated in type 2 diabetes mellitus subjects compared to non-diabetic individuals. It was possible to recapitulate the main pathways that are changed in the diabetic subject and the identification of metabolites suggestive of being upstream of diabetes. Heritability data was used to derive a better understanding of the causal relationship of the observed associations and help to prioritize diabetes-associated metabolites for further work

A leishmaniose é uma doença negligenciada provocada por parasitas do gênero Leishmania, que ocorre em mais de 90 países no mundo, afetando milhões de pessoas. A doença é tratável, mas ainda não tem cura, e o arsenal terapêutico comumente utilizado é limitado, e consiste do uso de fármacos de alta toxicidade. Sendo assim, a busca por novas terapias tem sido encorajada e o uso de compostos ativos isolados de produtos naturais, como plantas, tem se mostrado eficaz. Para uso futuro destes princípios ativos no tratamento, faz-se necessário o entendimento do seu mecanismo de ação. As ciências \"ômicas\", mais especificamente a metabolômica, que é a análise comparativa dos metabólitos alterados em um sistema biológico após intervenção externa, tem sido bastante aplicada com este objetivo. A abordagem metabolômica é multidisciplinar e as análises são realizadas com auxílio de plataformas analíticas modernas, como as técnicas de separação acopladas a espectrometria de massas (MS). Para tratamento dos dados são utilizadas ferramentas estatísticas avançadas, e as substâncias alteradas são correlacionadas com rotas metabólicas. Neste trabalho, o mecanismo de ação em Leishmania infantum da substância ativa (metildihidrodieugenol B) isolada da planta Nectandra leucantha, foi avaliado por abordagem metabolômica global, com multiplataforma de análise (cromatografia gasosa e líquida em fase reversa hifenadas, GC-MS e RPLC-MS, respectivamente). Otimizações de preparo de amostra, extração, e derivatização para GC-MS, para obter o maior número possível de metabólitos foram realizadas nas amostras em estudo. Promastigotas de L. infantum foram crescidos em meio de cultura e após 72 h foram tratados com metildihidrodieugenol B (na concentração de 58.18 &#181g x mL-1); passadas 48 h de tratamento, a ação enzimática foi interrompida, as células lavadas e congeladas para análise posterior. Metanol:água (1:1) e metanol 100% foram utilizados como solventes extratores para acessar os metabólitos intracelulares nas análises por GC-MS e RPLC-MS, respectivamente. Derivatização com O-metoxiamina em piridina (15 mg x mL-1) à temperatura ambiente por 90 min, seguida de sililação com BSTFA + 1% TMCS por 30 min à 40 ºC foi realizada para tornar voláteis e estáveis os metabólitos para análise por GC-MS. Os resultados de ambas plataformas de análise apontou grandes diferenças entre os grupos de amostras tratadas e não tratadas com a substância ativa, e os metabólitos alterados com significância estatística foram correlacionados com o metabolismo de Leishmania. Diferentes aminoácidos, ácidos graxos, carboidratos, glicerolipídeos e fosfoslipídeos foram encontrados, em sua maioria, diminuídos com o tratamento. Devido a complexidade do metabolismo do parasita e a grande diversidade dos metabólitos alterados, um mecanismo de ação multi-target pode ser atribuído ao dímero de fenilpropanoide. Mudanças no metabolismo da glicólise e gluconeogênese são destacadas, indicando alterações nas fontes de energia da célula. Modificações na composição lipídica da membrana plasmática do parasita também foram observadas, sugerindo variações em sua flexibilidade e fluidez. Os resultados obtidos são preliminares, mas muito importantes para dar o primeiro passo na elucidação da ação desta substância no tratamento da leishmaniose, pleiteando a busca por novas terapias. / Leishmaniasis is a neglected disease caused by Leishmania parasites, which occurs in more than 90 countries worldwide, affecting millions of people. The disease is treatable but not curable, and the commonly used therapeutic arsenal is limited and consists in the use of highly toxic drugs. The search for new therapies has been encouraged and the use of active compounds, isolated from natural products, such as plants, has been proven effective. For future use of these active compounds in the treatment, it is necessary to understand its mechanism of action. \"Omics\" sciences, specifically metabolomics, which is the comparative analysis of altered metabolites in a biological system after external intervention, has been widely applied for this purpose. The metabolomic approach is multidisciplinary and the analyzes are performed using modern analytical platforms, such as separation techniques coupled to mass spectrometry (MS). Data treatment are performed with advanced statistical tools and altered metabolites are correlated with metabolic pathways. In this work, the mechanism of action, in Leishmania infantum, of an active compound (methyldehydrodieugenol B), isolated from Nectandra leucantha plant, was evaluated by global metabolomics approach with multiplatform analysis (gas and reversed phase liquid chromatography, GC-MS and RPLC-MS, respectively). Optimizations of sample preparation, extraction and derivatization for GC-MS to obtain the maximum number of metabolites in the samples under consideration were performed. L. infantum promastigotes were grown in culture medium and after 72 h they were treated with metildihidrodieugenol B (at a concentration of 58.18 µg x mL-1); after 48 h of treatment, enzyme activity was quenched, cells washed and frozen for further analysis. Methanol:water (1:1) and 100% methanol are used as solvent extractor to assess intracellular metabolites for analysis by GC-MS and RPLC-MS, respectively. Derivatization with O-methoxyamine in pyridine (15 mg x mL-1) at room temperature for 90 min, followed by silylation with BSTFA + 1% TMCS for 30 min at 40°C was performed to make volatile and stable metabolites for analysis by GC- MS. The results of both analytical platforms showed significant differences between treated and non-treated samples with the active substance, and altered metabolites with statistical significance were correlated with Leishmania metabolism. Different amino acids, fatty acids, carbohydrates, and glycerolipids phospholipids were found, mostly decreased with treatment. Due to the complexity of the parasite metabolism and the great diversity of altered metabolites, a multi-target mechanism can be assigned to the methyldehydrodieugenol B. Changes in the metabolism of glycolysis and gluconeogenesis are highlighted, indicating changes in the cell energy sources. Changes in the lipid composition of the parasite plasma membrane were also observed, suggesting variations in its flexibility and fluidity. The results are preliminary, but very important to take the first step into elucidation of the action of this substance in the treatment of leishmaniasis, aiming the search for new pharmaceutical therapies.

Base teórica: Artrite reumatoide (AR) é uma doença autoimune que afeta as articulações e progride de maneira simétrica e erosiva. Além dos achados articulares, pode ocorrer de perda muscular e síndrome da caquexia. Atualmente, não existe um marcador que sirva de preditor da síndrome de caquexia reumatoide. Estudos metabolômicos em pacientes com AR demonstram uma complexidade em encontrar um biomarcador para caquexia. Ademais, não há modelo experimental de caquexia descrito na literatura, mas o modelo de artrite induzida por colágeno (CIA) possui potencial de ser modelo de caquexia reumatoide. A partir deste modelo, pode-se fazer a busca por biomarcadores de caquexia reumatoide via metabolômica. Objetivo: Avaliar o modelo de CIA como modelo experimental de caquexia reumatoide. Avaliar o perfil metabólico da urina no modelo de CIA e correlacionar com parâmetros clínicos de caquexia reumatoide em busca de possíveis biomarcadores. Métodos: Camundongos machos DBA/1J foram induzidos (CIA; n=13) no dia zero e receberam reforço 18 dias após, e grupo mantidos saudáveis sem indução (CO; n=11). Nos dias 0, 18, 25, 35, 45, 55 e 65 após a indução, foram realizados: coleta de urinas; teste de desempenho físico; teste de locomoção espontânea; teste de força; medida do volume do edema da pata traseira; avaliação do escore clínico; pesagem; e avaliação da ingestão alimentar. Após os 65 dias, os animais foram eutanasiados e tecidos musculares (gastrocnêmio – GA; e tibial anterior – TA) foram dissecados para pesagem e realização da razão sarcoplasmática. Os dados foram analisados por ANOVA de duas vias, seguido de Bonferroni, ou teste t de Pearson, com significância a partir de um p<0,05. A urina coletada foi submetida à ressonância nuclear magnética (1D e 2D J-res). Os metabolitos foram identificados via Chenomx (1D) e pelo Birmingham Metabolite Library (BML; 2D J-res). Utilizou-se a o modelo estatístico de PCA, PLSDA e PLSR para criar ranqueamento de metabolitos (significância a partir de um p<0,05). Analizou-se as rotas metabólicas via Metaboanalyst a partir do ranqueamento de metabólitos obtidos. Os metabólitos obtidos foram filtrados para rotas metabólicas que ocorrem no músculo para identificação de potenciais biomarcadores de perda muscular. Resultados: O grupo CIA apresentou redução de até 24% na locomoção espontânea, de até 66% na força e de até 24% no teste de desempenho físico após 35 dias da indução, bem como redução no peso do GA (24%) e TA (25%), e relação sarcoplasmática (22 e 23%, respectivamente) em relação ao grupo CO. Os modelos estatísticos de PCA, PLSDA e PLSR, e o filtro pelas rotas metabólicas relacionadas com o músculo geraram uma lista de 28 metabólitos e relacionados com o desenvolvimento da doença, sendo eles: 3-metilhistidina, 4-aminobutirato, acetilcolina, arginina, aspartato, carnosina, creatina, creatinina, glutamina, histamina, histidina, isoleucina, leucina, metionina, lisina, mio-inositol, dimetilglicina, acetilalanina, acetilmetionina, pantotenato, fenilalanina, fosfocolina, fosfocreatina, piridoxina, sarcosina, succinilacetona, tiamina, e urocanato. Conclusão: Em concordância com os resultados de redução nos parâmetros de: massa muscular, locomoção espontânea, força e desempenho físico, somando-se a ausência de anorexia bem como mudança no peso, o modelo animal de CIA representa um modelo experimental próprio para caquexia reumatoide. A análise do perfil metabólico deste modelo permite sugerir 28 metabólitos relacionados ao processo de perda muscular, que podem vir a ser biomarcadores de caquexia reumatoide, objetivando prognóstico, diagnóstico e acompanhamento da síndrome. Destes metabólitos, os principais são pertencentes ao metabolismo de: histidina; arginina e prolina; glicina, serina e treonina; fosfocreatina, bem como outros aminoácidos e vitaminas do complexo B. / Background: Rheumatoid Arthritis (RA) is an autoimmune disease that affects the joints and has a symmetric development and it is erosive. Besides joint damage, it can develop muscle loss progress into cachexia syndrome. Currently, there is no marker that can predict it development in rheumatoid patients. Metabolomics in RA have shown to be complex to find out a biomarker for this syndrome. Also, there is no experimental model of cachexia described in literature yet; however the collageninduced arthritis (CIA) animal model seems to be a feasible model for rheumatoid cachexia. With this model, the research for a biomarker of rheumatoid cachexia can be done by metabolomics. Objectives: It will be evaluated if the CIA animal model can be also an animal model of rheumatoid cachexia. Afterwards, it will be evaluated a metabolic profile from urine of this animal model and correlate with clinical signs of rheumatoid cachexia to find out plausible biomarkers of it. Methods: Male DBA/1J mice were submitted to CIA (n=13), immunization occurred at day zero and a booster was performed 18 days after, and a healthy group with no induction (CO; n=11). At the 0,18, 25, 35, 45, 55 and 65 days after the first injection, it was done: urine collection; physical performance test; free exploratory locomotion test; strength test; hindpaw edema volume measurement; follow up disease development; weighted; and food intake. After the 65 days, animals were euthanized and muscle (gastrocnemious – GA; and tibial anterior – TA) were dissected, and weighted for sarcoplasmic ratio. Data were analyzed by two-way ANOVA followed by Bonferroni post hoc, and t-test of Pearson, and statistical critical limit was set for p<0.05. The collected urine was used for nuclear magnetic resonance (1D and 2D J-res). Metabolites were identified by Chenomx (1D) and by the Birmingham Metabolite Library (BML; 2D J-res). Statistical model were performed using PCA, PLSDA and PLSR to create a ranking list of the metabolites (statistical critical limit was set for p<0.05). It was analyzed the metabolic pathway by Metaboanalyst from the data of metabolite ranking list. Then, the metabolite list was filtered by the metabolic pathways that take place in muscle tissue, in order to identify plausible biomarkers of muscle loss. Results: CIA group has shown reduction in up to 24% of free locomotion fatigue, up to 66% of strength and up to 24% of endurance physical performance after 35 days of the induction, as well as a decrease in GA (24%) and TA (25%) weight, and sarcoplasmic ratio also reduced (22 and 23%, respectivamente) related to CO group. The PCA, PLSDA and PLSR statistical models, and the filter by metabolic pathways related to muscle provided a list of 28 metabolites related to disease development, as can be listed: 3-methylhistidine, 4-aminobutyrate, acetylcholine, arginine, aspartate, carnosine, creatine, creatinine, glutamine, histamine, histidine, isoleucine, leucine, methionine, lysine, myo-inositol, dimethylglycine, acetylalanine, acetylmethionine, pantothenate, phenylalanine, phosphocholine, phosphocreatine, pyridoxine, sarcosine, succinylacetone, thiamine, and urocanate. Conclusions: Accordingly with the data with reduction of: muscle mass, spontaneous locomotion, strength and physical performance, added with absence of anorexia as well as weight change, CIA animal model is a feasible experimental model for rheumatoid cachexia. Concerning the metabolic profile from this model, it can be suggested 28 metabolites related to muscle loss in which can be tested for biomarker of rheumatoid cachexia, targeting prognosis, diagnosis, and syndrome follow up. From those metabolites, the main ones are engaged to metabolism of: histidine; arginine and proline; glycine, serine and threionine; phosphorcreatine, as well as other amino acids and vitamins from B complex.