As acidúrias L-2-hidroxiglutárica (LHGA) e D-2-hidroxiglutárica (DHGA) são distúrbios neurometabólicos hereditários caracterizados por extenso e severo dano cerebral, ocasionando predominantemente convulsões, coma e atrofia cerebral. Na LHGA, as lesões cerebrais ocorrem principalmente no cerebelo enquanto a maior parte do cérebro é afetada na DHGA. Além disso, hipotonia, fraqueza e hipotrofia muscular, bem como cardiomiopatia têm sido observadas nos pacientes afetados por essas acidemias orgânicas, com maior freqüência na DHGA. Bioquimicamente, ocorre acúmulo tecidual dos ácidos L- 2-hidroxiglutárico (LGA) e D-2-hidróxiglutárico (DGA), respectivamente, na LHGA e na DHGA. Além disso, elevadas concentrações urinárias de lactato, 2-cetoglutarato e outros metabólitos do ciclo de Krebs têm sido descritas em pacientes acometidos por essas patologias, sugerindo uma disfunção mitocondrial. mitocondrial. Tendo em vista que a etiopatogenia da disfunção tecidual nesses pacientes é desconhecida, o presente trabalho investigou o efeito in vitro dos ácidos LGA e DGA sobre diversos parâmetros do metabolismo energético celular. Inicialmente, avaliamos o efeito dos ácidos DGA e LGA sobre a utilização de glicose e produção de CO2 em homogeneizados e fatias de córtex cerebral. Verificamos que o DGA reduziu significativamente tanto o consumo de glicose quanto a produção de CO2 pelo córtex cerebral, enquanto o LGA não demonstrou efeito sobre esses parâmetros. Além disso, o DGA inibiu significativamente a atividade da citocromo c oxidase em homogeneizado de córtex cerebral de ratos (35-95%), de forma dose-dependente, sem alterar a atividade dos demais complexos da cadeia respiratória. A inibição verificada foi do tipo acompetitiva. Por outro lado, o LGA não alterou a atividade de nenhum dos complexos enzimático estudados. Posteriormente, avaliamos o efeito in vitro dos ácidos DGA e LGA sobre a atividade da creatina quinase (CK) em homogeneizado total e nas frações citosólica e mitocondrial de tecido cerebral, muscular esquelético e cardíaco de ratos. Os resultados mostraram que o DGA inibiu significativamente a atividade das isoformas mitocondrial e citosólica da CK em preparações de córtex cerebral, músculo esquelético de cardíaco. Por outro lado, tanto DGA quanto LGA inibiram seletivamente a isoforma mitocondrial em preparações de cerebelo. Estudos cinéticos mostraram um perfil não competitivo de inibição com relação à fosfocreatina para ambos os ácidos nos tecidos estudados. Além IV disso, observamos também que o efeito inibitório de ambos os ácidos foi totalmente revertido por glutationa reduzida, sugerindo uma modificação causada pelos metabólitos sobre os grupos sulfidrila, essenciais para a atividade da enzima. Nossos resultados sugerem que a inibição significativa causada pelo DGA sobre as atividades da citocromo c oxidase e da creatina quinase no córtex cerebral, assim como nos músculos cardíaco e esquelético poderiam explicar, ao menos em parte, a fisiopatogenia da disfunção neurológica e anormalidades estruturais no sistema nervoso central, bem como a mitocondriopatia esquelética e a cardiomiopatia presente nos pacientes afetados por DHGA. Por outro lado, é possível que a inibição seletiva da creatina quinase mitocondrial provocada pelo LGA em cerebelo possa estar associada à degeneração cerebelar característica dos pacientes com LHGA.

As acidúrias L-2-hidroxiglutárica (LHGA) e D-2-hidroxiglutárica (DHGA) são distúrbios neurometabólicos hereditários caracterizados por extenso e severo dano cerebral, ocasionando predominantemente convulsões, coma e atrofia cerebral. Na LHGA, as lesões cerebrais ocorrem principalmente no cerebelo enquanto a maior parte do cérebro é afetada na DHGA. Além disso, hipotonia, fraqueza e hipotrofia muscular, bem como cardiomiopatia têm sido observadas nos pacientes afetados por essas acidemias orgânicas, com maior freqüência na DHGA. Bioquimicamente, ocorre acúmulo tecidual dos ácidos L- 2-hidroxiglutárico (LGA) e D-2-hidróxiglutárico (DGA), respectivamente, na LHGA e na DHGA. Além disso, elevadas concentrações urinárias de lactato, 2-cetoglutarato e outros metabólitos do ciclo de Krebs têm sido descritas em pacientes acometidos por essas patologias, sugerindo uma disfunção mitocondrial. mitocondrial. Tendo em vista que a etiopatogenia da disfunção tecidual nesses pacientes é desconhecida, o presente trabalho investigou o efeito in vitro dos ácidos LGA e DGA sobre diversos parâmetros do metabolismo energético celular. Inicialmente, avaliamos o efeito dos ácidos DGA e LGA sobre a utilização de glicose e produção de CO2 em homogeneizados e fatias de córtex cerebral. Verificamos que o DGA reduziu significativamente tanto o consumo de glicose quanto a produção de CO2 pelo córtex cerebral, enquanto o LGA não demonstrou efeito sobre esses parâmetros. Além disso, o DGA inibiu significativamente a atividade da citocromo c oxidase em homogeneizado de córtex cerebral de ratos (35-95%), de forma dose-dependente, sem alterar a atividade dos demais complexos da cadeia respiratória. A inibição verificada foi do tipo acompetitiva. Por outro lado, o LGA não alterou a atividade de nenhum dos complexos enzimático estudados. Posteriormente, avaliamos o efeito in vitro dos ácidos DGA e LGA sobre a atividade da creatina quinase (CK) em homogeneizado total e nas frações citosólica e mitocondrial de tecido cerebral, muscular esquelético e cardíaco de ratos. Os resultados mostraram que o DGA inibiu significativamente a atividade das isoformas mitocondrial e citosólica da CK em preparações de córtex cerebral, músculo esquelético de cardíaco. Por outro lado, tanto DGA quanto LGA inibiram seletivamente a isoforma mitocondrial em preparações de cerebelo. Estudos cinéticos mostraram um perfil não competitivo de inibição com relação à fosfocreatina para ambos os ácidos nos tecidos estudados. Além IV disso, observamos também que o efeito inibitório de ambos os ácidos foi totalmente revertido por glutationa reduzida, sugerindo uma modificação causada pelos metabólitos sobre os grupos sulfidrila, essenciais para a atividade da enzima. Nossos resultados sugerem que a inibição significativa causada pelo DGA sobre as atividades da citocromo c oxidase e da creatina quinase no córtex cerebral, assim como nos músculos cardíaco e esquelético poderiam explicar, ao menos em parte, a fisiopatogenia da disfunção neurológica e anormalidades estruturais no sistema nervoso central, bem como a mitocondriopatia esquelética e a cardiomiopatia presente nos pacientes afetados por DHGA. Por outro lado, é possível que a inibição seletiva da creatina quinase mitocondrial provocada pelo LGA em cerebelo possa estar associada à degeneração cerebelar característica dos pacientes com LHGA.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas, Programa de Pós-graduação em Bioquímica, Florianópolis, 2012 / Made available in DSpace on 2012-10-26T09:46:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 302912.pdf: 973508 bytes, checksum: 7ff7f5380e31251e958c65a4ec8dd584 (MD5) / A exposição ao metilmercúrio (MeHg) causa danos neurológicos severos em animais e humanos, no entanto, a fisiopatogenia de tais alterações ainda não está completamente elucidada. Desta forma, investigou-se o efeito da exposição oral ao MeHg em roedores sobre parâmetros comportamentais e bioquímicos, incluindo a fisiologia e morfologia mitocondrial. A exposição repetida (21 dias) ao MeHg (20 e 40mg/L) provocou um comprometimento da memória a curto prazo do tipo discriminativa, fato que foi evidenciado pela habilidade reduzida dos animais em reconhecer um novo objeto no seu ambiente familiar. Este prejuízo cognitivo correlacionou-se com deficiências bioenergéticas no sistema nervoso central (córtex cerebral) e na periferia (plaquetas), as quais foram manifestadas com redução nas atividades da NADH desidrogenase e complexos II e II-III, bem como da creatina cinase mitocondrial (mtCK), no córtex cerebral, e com um aumento no consumo de oxigênio em plaquetas de sangue periférico. Por outro lado, a análise de microscopia eletrônica mostrou uma redução na quantidade de mitocôndrias no córtex cerebral de animais intoxicados. Ainda, foi observado um predomínio de organelas tubulares, sugerindo que a morfologia mitocondrial estaria sendo controlada pelo processo de fusão. Para melhor entender o efeito tóxico do MeHg sobre a função mitocondrial, preparações de córtex cerebral de camundongos foram expostas ao mercurial (0-1500 µM). Este tratamento provocou aumento na produção de H2O2, inibição da redução do MTT e da atividade da NADH desidrogenase, e aumento na formação de lactato, sugerindo que a produção energética cerebral estaria comprometida na presença de MeHg. Considerando que estes tratamentos, in vivo e in vitro com MeHg, induziram disfunção mitocondrial e estresse oxidativo (inibição da enzima mtCK), procurou-se investigar os efeitos da coadministração do composto neuroprotetor difenil disseleneto - (PhSe)2 - (administração subcutânea; 5 µmol/kg) em animais intoxicados com MeHg. O tratamento com (PhSe)2 preveniu as alterações ultraestruturais e o efeito inibitório do mercurial sobre a atividade da mtCK em camundongos expostos ao MeHg. Assim, estes dados em conjunto, indicam que a intoxicação por MeHg compromete a viabilidade celular provavelmente por induzir estresse oxidativo mitocondrial, que posteriormente estimularia o processo de fusão mitocondrial a fim de conservar o status energético cerebral. Adicionalmente, a partir deste trabalho, pode-se propor que, por um lado, o comprometimento do consumo de oxigênio em plaquetas é um marcador sensível e não invasivo do prejuízo energético cerebral induzido pela intoxicação por MeHg, e por outro, que o uso de (PhSe)2 poderia prevenir os efeitos tóxicos deste mercurial orgânico.

As acidúrias L-2-hidroxiglutárica (LHGA) e D-2-hidroxiglutárica (DHGA) são distúrbios neurometabólicos hereditários caracterizados por extenso e severo dano cerebral, ocasionando predominantemente convulsões, coma e atrofia cerebral. Na LHGA, as lesões cerebrais ocorrem principalmente no cerebelo enquanto a maior parte do cérebro é afetada na DHGA. Além disso, hipotonia, fraqueza e hipotrofia muscular, bem como cardiomiopatia têm sido observadas nos pacientes afetados por essas acidemias orgânicas, com maior freqüência na DHGA. Bioquimicamente, ocorre acúmulo tecidual dos ácidos L- 2-hidroxiglutárico (LGA) e D-2-hidróxiglutárico (DGA), respectivamente, na LHGA e na DHGA. Além disso, elevadas concentrações urinárias de lactato, 2-cetoglutarato e outros metabólitos do ciclo de Krebs têm sido descritas em pacientes acometidos por essas patologias, sugerindo uma disfunção mitocondrial. mitocondrial. Tendo em vista que a etiopatogenia da disfunção tecidual nesses pacientes é desconhecida, o presente trabalho investigou o efeito in vitro dos ácidos LGA e DGA sobre diversos parâmetros do metabolismo energético celular. Inicialmente, avaliamos o efeito dos ácidos DGA e LGA sobre a utilização de glicose e produção de CO2 em homogeneizados e fatias de córtex cerebral. Verificamos que o DGA reduziu significativamente tanto o consumo de glicose quanto a produção de CO2 pelo córtex cerebral, enquanto o LGA não demonstrou efeito sobre esses parâmetros. Além disso, o DGA inibiu significativamente a atividade da citocromo c oxidase em homogeneizado de córtex cerebral de ratos (35-95%), de forma dose-dependente, sem alterar a atividade dos demais complexos da cadeia respiratória. A inibição verificada foi do tipo acompetitiva. Por outro lado, o LGA não alterou a atividade de nenhum dos complexos enzimático estudados. Posteriormente, avaliamos o efeito in vitro dos ácidos DGA e LGA sobre a atividade da creatina quinase (CK) em homogeneizado total e nas frações citosólica e mitocondrial de tecido cerebral, muscular esquelético e cardíaco de ratos. Os resultados mostraram que o DGA inibiu significativamente a atividade das isoformas mitocondrial e citosólica da CK em preparações de córtex cerebral, músculo esquelético de cardíaco. Por outro lado, tanto DGA quanto LGA inibiram seletivamente a isoforma mitocondrial em preparações de cerebelo. Estudos cinéticos mostraram um perfil não competitivo de inibição com relação à fosfocreatina para ambos os ácidos nos tecidos estudados. Além IV disso, observamos também que o efeito inibitório de ambos os ácidos foi totalmente revertido por glutationa reduzida, sugerindo uma modificação causada pelos metabólitos sobre os grupos sulfidrila, essenciais para a atividade da enzima. Nossos resultados sugerem que a inibição significativa causada pelo DGA sobre as atividades da citocromo c oxidase e da creatina quinase no córtex cerebral, assim como nos músculos cardíaco e esquelético poderiam explicar, ao menos em parte, a fisiopatogenia da disfunção neurológica e anormalidades estruturais no sistema nervoso central, bem como a mitocondriopatia esquelética e a cardiomiopatia presente nos pacientes afetados por DHGA. Por outro lado, é possível que a inibição seletiva da creatina quinase mitocondrial provocada pelo LGA em cerebelo possa estar associada à degeneração cerebelar característica dos pacientes com LHGA.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Desportos. Programa de Pós-Graduação em Educação Física. / Made available in DSpace on 2012-10-23T05:35:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 238947.pdf: 1782203 bytes, checksum: a14156a878597383d2157d9accae1224 (MD5) / A taxa metabólica de repouso (TMR) é definida como a taxa mínima de energia consumida, sendo o principal componente do gasto energético diário. O objetivo deste estudo foi de validar equações de predição da TMR em adolescentes (103 indivíduos, sendo 51 meninas e 52 meninos, com idade entre 10 e 17 anos) de Florianópolis - SC. Foram mensuradas: massa corporal, estatura e dobras cutâneas, e a massa corporal magra e massa corporal gorda pela bioimpedância. A TMR não protéica foi calculada pela equação de Weir (1949), considerada como padrão, utilizando-se o analisador de gases AeroSport TEEM-100. As equações analisadas quanto a sua validade foram: Harris e Benedict (1919), Schofield (1985), WHO/FAO/UNU (1985), Henry e Rees (1991), Molnár et al. (1998), Tverskaya et al. (1998) e Müller et al. (2004). Para analisar a validade cruzada das equações de predição com a medida real da TMR, realizaram-se os seguintes procedimentos estatísticos: correlação de Pearson (r = 0,70), o teste "t" pareado com nível de significância de 0,05, média do erro constante (com diferença menor que 5%) e a análise de dispersão gráfica proposta por Bland e Altman (1986). A maioria das equações de predição da TMR em meninas não apresentou diferença significativa (p>0,05) em relação à medida padrão (Weir 1949), com exceção das equações sugeridas por Tverskaya et al. (1998) e os dois modelos de Müller et al (2004). Mesmo não havendo diferença significativa, somente os modelos propostos por Henry e Rees (1991) e Molnár et al. (1995) obtiveram variação de erro constante inferior a 5%. Todas as equações analisadas no estudo em meninas não alcançaram valor critério de correlação de 0,70 com a calorimetria indireta. Analisando as equações de predição da TMR em meninos, todas tiveram correlação moderada com a calorimetria indireta, porém ficando abaixo do coeficiente 0,70. Somente a equação desenvolvida por Tverskaya et al. (1998) teve diferença (p<0,05) em relação à medida padrão. As equações propostas por Schofield (1985), Tverskaya et al. (1998) e o modelo de Müller et al. (2004) tiveram variações no erro padrão superiores a 5%. Conclui-se, desta forma, que, em ambos os sexos, nenhuma das equações de predição possui validade no cálculo da TMR em adolescentes com as características dos grupos estudados. The resting metabolic rate (RMR) can be defined as the minimum rate of energy spent and represents the main component of the energetic outlay. The purpose of this study is to validate equations to predict the resting metabolic rate in teenagers (103 individuals, being 51 girls and 52 boys, with age between 10 and 17 years) from Florianópolis - SC - Brazil. It was measured: the body weight, body height, skinfolds and obtained the lean and body fat mass through bioimpedance. The nonproteic RMR was measured by Weir's equation (1949), utilizing AeroSport TEEM-100 gas analyzer. The studied equations were: Harry and Benedict (1919), Schofield (1985), WHO/FAO/UNU (1985), Henry and Rees (1991), Molnár et al. (1998), Tverskaya et al. (1998) and Müller et al. (2004). In order to study the cross-validation of the RMR prediction equations and its standard measure (Weir 1949), the following statistics procedure were calculated: Pearson's correlation (r = 0.70), the "t" test with the significance level of p<0.05, the average of constant error (with a less than 5% discrepancy) and the graphic dispersion analysis proposed by Bland and Altman (1986). The majority of RMR´s prediction equations of the in girls did not present significant difference (p>0.05) in relation to the standard measure, with exception of the equations suggested for Tverskaya et al. (1998), and the two models of Müller et al (2004). Even though there was not a significant difference, only the models considered for Henry and Rees (1991), and Molnár et al. (1995) had gotten constant error variation under 5%. All the equations analyzed in the study in girls had not reached criterion of correlation values of 0.70 with the indirect calorimetry. Analyzing the prediction equations of RMR in boys, all of them had moderate correlation coefficients with the indirect calorimetry, however below 0.70. Only the equation developed for Tverskaya et al. (1998) presented differences (p<0.05) in relation to the standard measure. The equations proposed by Schofield (1985), Tverskaya et al. (1998) and the model of Müller et al. (2004) had standard error variations above 5%. It is concluded that, in such a way, in both the sexes, none of the prediction equations possess validity in the determination of RMR in adolescents with the characteristics of the studied groups.

A necessidade de estimar com precisão o gasto energético dos pacientes gravemente doentes é cada vez mais importante para que se possa planejar uma nutrição adequada. Está bem estabelecido que tanto a desnutrição quanto o excesso alimentar prejudicam a evolução favorável destes doentes, especialmente quando estão sob ventilação mecânica. O objetivo do presente estudo foi comparar o Gasto Energético Total (GET) dos pacientes ventilados mecanicamente nos modos controlado e assistido, através da calorimetria indireta, medidos pelos monitores de gases TEEM-100 e DATEX-OHMEDA, verificando a necessidade de ajuste no aporte calórico em cada modo, correlacionando-os com a equação de Harris-Benedict (H-B). Foram estudados 100 pacientes em que os gases exalados (CO2 e O2) foram medidos durante 20 minutos em cada modo ventilatório (controlado e assistido) e o gasto energético calculado pela fórmula de “Weir”, determinando o GET, em 24 horas e comparado com o GET estimado pela equação de H-B. A média do escore APACHE II foi 21,1± 8,3. A média dos valores estimados pela equação de H-B foi de 1853,87±488,67 Kcal/24 h, considerando os fatores de atividade e estresse. Os valores médios obtidos pela calorimetria indireta (CI) foram de 1712,76 ±491,95 Kcal/24 h para a modalidade controlada e de 1867,33±542,67 Kcal/24 h para a assistida. A média do GET na modalidade assistida foi de 10,71% maior do que na controlada (p<0,001). A comparação das médias do GET, obtidos por CI com a equação de H-B ajustada para fatores de atividade e estresse demonstraram que a equação superestimou em 141,10 Kcal/24 h (8,2%) (p=0,012), quando na modalidade controlada. Retirando-se os fatores de atividade, observou-se uma tendência não significativa a subestimar em 44,28 Kcal/24 h (2,6%) (p=0,399). Quando na modalidade assistida, a comparação com H-B sem o fator de atividade, a medida por CI subestima em 198,84 Kcal/24 h, (10,71%), (p=0,001), enquanto que com o fator de atividade também subestimam, mas em 13,46 Kcal/24 h (0,75%) sem significância estatística (p=0,829). As diferenças observadas com o uso ou não de vasopressor, presença ou não de infecção e sepse como causa de internação na UTI, o tipo de dieta parenteral ou enteral ou sem dieta, e as faixas etárias não tiveram significância estatística, portanto não tiveram influência no gasto energético entre os modos ventilatórios. Os homens quando ventilando no modo controlado gastaram mais energia em relação às mulheres (1838,08 vs. 1577,01; p=0,007). Concluindo-se, os dados sugerem que devemos considerar o fator de atividade de 10%, somente quando em VM assistida, uma vez que este fator de atividade determina hiperalimentação, quando no modo controlado.

O ácido quinolínico (AQ) é um metabólito do metabolismo do triptofano produzido na via das quinureninas. Demonstrou-se ser um fraco agonista de receptores NMDA, porém capaz de produzir morte em neurônios susceptíveis via ativação à sua ação excitatória. O envolvimento do AQ tem sido sugerido como um mecanismo patológico em diversas doenças neurodegenerativas, incluindo-se as doenças de Huntington, Alzheimer e no complexo de demência induzida pela síndrome da imunodeficiência adquirida. As propriedades neurotóxicas do AQ têm sido atribuídas principalmente à excitotoxicidade e ao estresse oxidativo, enquanto muito pouco se sabe sobre seus efeitos sobre o metabolismo energético cerebral. Assim, no presente estudo investigamos o efeito da administração intraestriatal de AQ (150 nmol) em ratos de 30 dias de vida sobre as atividades de enzimas fundamentais do metabolismo energético, tais como os complexos IIV da cadeia respiratória, creatina quinase e citrato sintase, além da produção de 14CO2 a partir de [1-14C]acetato 3, 6 ou 12 horas após a injeção de AQ. Observamos que a injeção de AQ inibiu significativamente a atividade dos complexos II (50%), III (46%) e II-III (35%), bem como da enzima creatina quinase (27%), mas não alterou as atividades dos complexos I e IV em estriados preparados 12 horas após a injeção de AQ. Além disso, não observamos quaisquer alterações nessas atividades enzimáticas 3 ou 6 horas após o tratamento com AQ. A produção de 14CO2 a partir de [1-14C]acetato também foi inibida significativamente (27 %) pelo AQ somente em estriados preparados 12 horas após a injeção. As atividades dos complexos da cadeia respiratória e da creatina quinase foram também medidas em homogeneizados de estriado expostos a 100 μM de AQ. Não foram observadas alterações nessas atividades na presença de AQ. Essas observações in vitro juntamente com os achados ex vivo sugerem que a ação do AQ comprometendo o metabolismo energético em estriado de ratos é provavelmente indireta. Novos experimentos foram realizados para elucidar os mecanismos envolvidos nas inibições das atividades das enzimas do metabolismo energético induzidas pelo AQ. O pré-tratamento dos ratos com MK-801, um antagonista de receptores NMDA, ou com creatina preveniu completamente os efeitos inibitórios induzidos pelo AQ. Além disso, os seqüestradores de radicais livres α-tocoferol mais ascorbato e o inibidor da óxido nítrico sintase L-NAME preveniram completamente as inibições provocadas pelo AQ nas atividades do complexo III e da creatina quinase, indicando que esses efeitos inibitórios são provavelmente devido à geração de espécies reativas. Por outro lado, o pré-tratamento com piruvato bloqueou completamente os efeitos inibitórios causados pela injeção de AQ na atividade do complexo II e parcialmente a inibição da atividade da creatina quinase indicando que esses efeitos foram provavelmente devido à formação de espécies reativas Tomadas em conjunto, esses resultados indicam fortemente que a fosforilação oxidativa e a transferência energética celular estão comprometidas por altas concentrações de AQ no estriado de ratos jovens e que os efeitos inibitórios em enzimas chave do metabolismo energético causados pela injeção de AQ são provavelmente devido à ativação de receptores NMDA. / Quinolinic acid (QA), an endogenous metabolite produced in kynurenine pathway of tryptophan metabolism, is a weak agonist at the NMDA receptor, and selectively kills susceptible neurons via activation of the NMDA receptors The neurotoxic capacity of QA in vivo has implicated it in a variety of neurodegenerative disorders, including Huntington’s disease, Alzheimer’s disease and AIDS dementia complex. Most of QA toxic properties have been attributed to excitotoxicity and oxidative stress, whereas very little is known about its effects on brain energy metabolism. Therefore, in the present study we investigated the ex vivo effect of intrastriatal administration of 150 nmol QA to 30-day-old rats on critical enzyme activities of energy metabolism, including the respiratory chain complexes I-IV, creatine kinase and citrate synthase, as well as on 14CO2 production from [1-14C]acetate at distinct periods after QA injection. We observed that QA injection significantly inhibited complexes II (50%), III (46%) and II-III (35%), as well as creatine kinase (27 %), but not complexes I and IV activities in striatum prepared 12 hours after QA treatment. In contrast, no alterations of these enzyme activities were observed 3 or 6 hours after QA treatment. 14CO2 production from [1-14C]acetate was also significantly inhibited (27 %) by QA only in rat striatum prepared 12 hours after injection. The respiratory chain complexes and creatine kinase activities were also measured in striatum homogenates exposed to 100 μM QA. No alterations of these activities were observed in the presence of QA. These in vitro observations allied to the ex vivo findings suggest that QA compromises energy metabolism in the rat striatum indirectly rather than due to a direct action of QA on the enzymes. New experiments were therefore designed to elucidate the involved mechanisms of QA-induced inhibition on the enzymatic activities of energy metabolism. Pretreatment with the NMDA receptor antagonist MK-801 and with creatine totally prevented the inhibitory effects elicited by QA. In addition, the free-radical scavengers α-tocopherol plus ascorbate and the nitric oxide synthase inhibitor L-NAME completely abolished the inhibitions provoked by QA on CK and complex III, indicating that these effects were probably due to generation of reactive species. On the other hand, pyruvate pretreatment totally blocked the inhibitory effects of QA injection on complex II activity and partially prevented QA-induced CK inhibition. Taken together, these observations strongly indicate that oxidative phosphorylation and cellular energy transfer are compromised by high concentrations of QA in the striatum of young rats and that the inhibitory effects caused by QA injection on critical steps of energy metabolism were probably mediated by NMDA stimulation.

A tirosinemia tipo II é um erro inato do metabolismo que se caracteriza por altos níveis plasmáticos e teciduais de tirosina, cujo efeito sobre o Sistema Nervoso Central pode variar de retardo mental leve a grave, podendo estar associado com outras anomalias neurológicas. No presente estudo nosso objetivo foi investigar in vitro e in vivo os efeitos de elevadas concentrações de tirosina sobre importantes parâmetros do metabolismo energético em córtex cerebral de ratos de 14 dias de idade. Os resultados mostraram que 1,0-2,0 mM de tirosina inibe in vitro a atividade da creatinaquinase (CK) citosólica e mitocondrial em um padrão dependente da concentração e que esta inibição é prevenida por glutationa reduzida (GSH), sugerindo a alteração de grupos tiólicos essenciais para o funcionamento da enzima. Os resultados também indicam que somente a atividade da CK mitocondrial é inibida pela tirosina em uma maneira dependente do tempo. Além disso, uma única injeção de L-tirosina metil éster (TME) diminuiu a atividade da CK citosólica e mitocondrial em córtex cerebral de ratos. Observou-se que 2,0 mM de tirosina inibe in vitro a atividade da piruvatoquinase (PK) e que esta inibição é prevenida por GSH nos tempos de 30, 60 e 90 min de pré-incubação. Além disso, a administração TME reduziu a atividade da PK e essa redução é prevenida pelo pré-tratamento com creatina. Por outro lado, a tirosina não alterou a atividade da adenilatoquinase (AK) in vitro, mas a administração de TME aumentou a atividade da AK. Finalmente, administração de TME diminuiu a atividade da CK da fração citosólica e mitocondrial e esta diminuição é prevenida pelo pré-tratamento com creatina. Considerando os resultados em conjunto, podemos presumir que a tirosina altera grupos sulfidrilas essenciais para a atividade da CK e PK, possivelmente por estresse oxidativo. Se estes efeitos também ocorrerem nos pacientes com tirosinemia tipo II, é possível que alterações no metabolismo energético contribuem, pelo menos em parte, para a disfunção neurológica característica dessa doença metabólica. / Tyrosinemia type II is an inborn error of metabolism, where tyrosine levels are highly elevated in tissues and physiological fluids of affected patients. The central nervous system involvement can range from mild to severe mental retardation and may be associated with other neurologic abnormalities. The present study investigated the in vitro and in vivo effects of high concentrations of tyrosine on important parameters of energy metabolism in cerebral cortex homogenates from 14-day-old Wistar rats. It was observed that 1.0-2.0 mM tyrosine inhibit in vitro the enzymatic activity of mitochondrial and cytosolic creatine kinase (CK) in a concentration-dependent pattern and that this inhibition is prevented by reduced glutathione (GSH), suggesting that creatine kinase inhibition was caused by altering essential sulfhydryl groups necessary for the enzyme function. Results also indicate that mitochondrial, but not cytosolic CK activity is inhibited by tyrosine in a time-dependent way. In addition, a single injection of L-tyrosine methyl ester (TME) decreased cytosolic and mitochondrial CK activities of brain cortex from rats. It was observed that 2.0 mM tyrosine inhibit the pyruvate kinase (PK) activity in vitro and that this inhibition is prevented by GSH at 30 min, 60 and 90 min of pre-incubation. Moreover, TME administration reduced the PK activity and this reduction is prevented by pre-treatment with creatine. On the other hand, tyrosine did not alter the adenylate kinase (AK) activity in vitro, but the administration of TME increased the activity of AK. Finally, TME administration decreased the CK activity of cytosolic and mitochondrial fractions and this decrease is prevented by creatine pre-treatment. Taken together all the results, it can be presumed that tyrosine alters sulfhydryl groups essential for CK and PK functions possibly through oxidative stress. If these effects also occur in patients with tyrosinemia type II, it is possible that energy metabolism alterations contribute, at least in part, to the neurological dysfunction characteristic of this metabolic disease.

A histidinemia é um erro inato do metabolismo de aminoácidos causado pela deficiência na atividade da enzima histidase no fígado e na pele, levando ao acúmulo de histidina no plasma e nos tecidos. É uma doença de caráter autossômico recessivo usualmente considerada inofensiva aos pacientes e a seus filhos; entretanto, alguns pacientes e crianças nascidas de mães histidinêmicas apresentam leves alterações neurológicas. Considerando que a histidinemia é uma das mais frequentes doenças metabólicas, no presente estudo nós investigamos o efeito da sobrecarga de L-histidina a ratas fêmeas durante a gestação e a lactação em alguns parâmetros do metabolismo energético em córtex cerebral e hipocampo da prole. As atividades da piruvatoquinase e da creatinaquinase citosólica e mitocondrial diminuíram em córtex cerebral e hipocampo dos ratos da prole aos 21 dias de idade e esse padrão permaneceu em ambas as estruturas aos 60 dias de idade. Além disso, a atividade da adenilatoquinase foi reduzida em córtex e hipocampo da prole aos 21 dias, enquanto a atividade aumentou nos dois tecidos aos 60 dias de vida. Estes resultados sugerem que a administração de L-histidina às ratas fêmeas no curso da gravidez e da amamentação prejudica a homeostasia energética em córtex cerebral e hipocampo dos ratos nascidos de mães tratadas. Considerando que a histidinemia é geralmente uma condição benigna e que pouca atenção tem sido dada à histidinemia materna, parece importante que mais estudos sejam realizados em crianças nascidas de mães histidinêmicas. / Histidinemia is an inborn error of metabolism of amino acids caused by deficiency of histidase activity in liver and skin with consequent accumulation of histidine in plasma and tissues. Histidinemia is an autosomal recessive trait usually considered harmless to patients and their offspring, but some patients and children born from histidinemic mothers have mild neurologic alterations. Considering that histidinemia is one of the most frequently identified metabolic conditions, in the present study we investigated the effect of L-histidine load to female rats during pregnancy and lactation on some parameters of energy metabolism in cerebral cortex and hippocampus of the offspring. Pyruvate kinase, cytosolic and mitochondrial creatine kinase activities decreased in cerebral cortex and in hippocampus of rats at 21 days of age and this pattern remained in the cerebral cortex and in hippocampus at 60 days of age. Moreover, adenylate kinase activity was reduced in the cerebral cortex and in hippocampus of the offspring at 21 days of age, whereas the activity was increased in the two tissues at 60 days of age. These results suggest that administration of L-histidine to female rats in the course of pregnancy and lactation impaired energy homeostasis in the cerebral cortex and hippocampus of the offspring. Considering that histidinemia is usually a benign condition and little attention has been given to maternal histidinemia, it seems important to perform more studies in the children born from histidinemic mothers.

A hiperargininemia é um erro inato do ciclo da uréia causado pela deficiência na atividade da arginase hepática, a qual catalisa a conversão de arginina (Arg) em uréia e ornitina. Esta doença é caracterizada bioquimicamente pelo acúmulo tecidual de Arg. Retardo mental e outras alterações neurológicas, cujos mecanismos são ainda desconhecidos, são sintomas comuns em pacientes hiperargininêmicos. Considerando que a disfunção neurológica característica da hiperargininemia é pouco conhecida e que o metabolismo energético está associado com a fisiopatologia de muitas doenças que afetam o sistema nervoso central, o objetivo geral do nosso estudo foi investigar o efeito da administração aguda de Arg sobre alguns parâmetros importantes de metabolismo energético, tais como a captação de glicose, liberação de lactato, produção de CO2 a partir de glicose, atividade de enzimas da cadeia respiratória (CR) e atividades da creatinaquinase (CK) e Na+,K+-ATPase em cérebro de ratos.Também verificamos o efeito da Arg sobre a hidrólise de nucleotídeos em sinaptossomas obtidos de hipocampo de ratos e em soro de ratos, bem como o efeito da administração intracerebroventricular de Arg sobre alguns parâmetros de estresse oxidativo. Em adição, também investigamos a influência dos antioxidantes, a-tocoferol e ácido ascórbico e do Nv-nitro-L-arginine methyl ester (L-NAME), um potente inibidor da enzima óxido nítrico sintase, sobre os efeitos causados pela Arg. Os resultados do presente trabalho mostraram que a Arg reduziu o metabolismo energético cerebral, uma vez que houve redução na captação de glicose, aumento da liberação de lactato, diminuição na atividade do complexo II e da succinatodesidrogenase (SDH) da CR, redução na produção de CO2 a partir de glicose e redução nas atividades das enzimas CK e Na+,K+-ATPase, provavelmente através da geração de óxido nítrico e/ou peroxinitrito e/ou outros radicais livres, visto que antioxidantes importantes como o a-tocoferol e ácido ascórbico e o L-NAME preveniram esses efeitos. Verificamos também que a Arg induziu o estresse oxidativo, visto que a infusão intracerebroventricular de Arg acarretou em aumento da formação de substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBA-RS) e diminuição da capacidade antioxidante total não-enzimática (TRAP), corroborando assim, com nossos resultados prévios. Em adição, também mostramos que a administração aguda de Arg alterou a hidrólise de nucleotídeos adenínicos em sinaptossomas de hipocampo de ratos, bem como em soro de ratos.Esses resultados em conjunto, poderão auxiliar no entendimento dos sintomas e distúrbios neurológicos observados em pacientes hiperargininêmicos. Além disso, se confirmados em humanos, esses resultados podem sugerir que a suplementação com antioxidantes possa ser utilizada como uma estratégia no tratamento da hiperargininemia. / Hyperargininemia is an inherited metabolic disease caused by severe deficiency of liver arginase activity, an enzyme of the urea cycle which catalyses the conversion of arginine (Arg) to urea and ornithine. This disease is biochemically characterized by tissue accumulation of Arg. Mental retardation and other neurological features, whose mechanisms are still obscure, are common symptoms in hyperargininemic patients. Considering that the neurological disfunction characteristic of hyperargininemia is not yet well established and that energy metabolism is associated with the pathophysiology of several diseases that affect the central nervous system, the geral objective of the present study was to investigate the effect of acute Arg administration on some important parameters of energy metabolism, such as glucose uptake, lactate release, CO2 production from glucose, activities of enzymes of the respiratory chain and activities of creatine kinase (CK) and Na+,K+-ATPase in rat brain.We also tested the effect of Arg on the hydrolysis of nucleotides in synaptosomes from hippocampus of rats and in serum of rats, as well as the effect of intracerebroventricular injection of Arg on some parameters of oxidative stress. In addition, we also evaluated the influence of antioxidants, namely a-tocopherol plus ascorbic acid and Nv-nitro-Larginine methyl ester (L-NAME), a potent nitric oxide sinthase inhibitor, on the effects elicited by Arg. The results of the present study showed that Arg impairs brain energy metabolism, since decreased glucose uptake, increased lactate release, diminished the activities of complex II and succinate dehydrogenase (SDH) of the respiratorychain, inhibited CO2 production from glucose and decreased the activities of the enzymes CK and Na+,K+-ATPase, probably through the generation of nitric oxide and /or its derivates peroxynitrite and/or other free radicals, since important antioxidants such as a-tocopherol plus ascorbic acid and the L-NAME prevented these effects. We also verified that Arg induced oxidative stress, since intracerebroventricular infusion of Arg increased the production of thiobarbituric acid-reactive substances (TBA-RS) and reduced total radical-trapping parameter (TRAP). These results are in agreement with our previous findings. In addition, we also showed that acute Arg administration altered adenine nucleotide hydrolysis in synaptosomes from hippocampus of rats, as well as in serum of rats. This group´s results may be helpful in the understanding of the symptoms and brain disfunction showed by hyperargininemic patients. Besides, if these findings also occur in humans, we can suggest that the supplementation with antioxidants should be used as a strategy to the treatment of hyperargininemia.