A detomidina é um agonistas α2 adrenérgicos amplamente empregado para sedação, analgesia e medicação pré-anestésica em equinos. A ativação dos receptores α2 distribuídos no Sistema Nervoso Central e Periférico provoca uma série de alterações fisiológicas, tais como bradicardia, bloqueio átrio-ventricular, diminuição do débito cardíaco, bradipnéia, inibição da secreção de insulina, hiperglicemia, diminuição da motilidade gastrointestinal, relaxamento da musculatura esquelética, diminuição da secreção de ACTH e ADH, hipnose e sedação. Para investigar a interferência da detomidina sobre alguns parâmetros fisiológicos e metabólicos, seis equinos foram mantidos em estação e submetidos a uma hora de infusão contínua de detomidina na dose de 20 μg.kg-1.h-1 , servindo como seus próprios controles. Foram avaliados frequência cardíaca (FC), frequência respiratória (FR), pressão arterial média (PAM), pressão arterial sistólica (PAS), pressão arterial diastólica (PAD), tempo de preenchimento capilar (TPC), temperatura retal (TR), hemogasometria sanguínea, glicose e lactato plasmáticos, insulina sérica, proteína plasmática total (PPT), hematócrito (Ht), hemoblobina (Hb), saturação de oxigênio (SO2), bicarbonato, sódio, potássio, e cálcio ionizado sanguíneos, glicogênio e lactato muscular e realizada urinálise, antes da infusão contínua de detomidina (T0), 20 minutos após (T20), 40 minutos após (T40) e 60 minutos após (T60), quando a infusão foi descontinuada. Uma hora após o término da infusão, foi realizada uma última coleta (T120). As variáveis foram submetidas à ANOVA, teste t de Student, teste de Tukey e teste de Friedman de acordo com o tipo de variável com nível de confiança de 95%. Os resultados indicaram diminuição estatisticamente significativa da FC, FR, Ht, Hb, cálcio ionizado e glicogênio muscular, além de aumento significativo da glicose, lactato e bicarbonato sanguíneos. Não houve diferença estatística significativa nas variáveis TPC, TR, PAM, PAS, PAD, PaO2, PaCO2, pH arterial, SO2, insulina sérica, PPT, lactato muscular e variáveis urinárias. A utilização de uma infusão contínua de detomidina na dose preconizada neste estudo promoveu um período de sedação prolongada em equinos em estação, com ocorrência de efeitos adversos moderados e sem significância clínica em animais hígidos. A hipoinsulinemia provocada por esta droga de fato influencia o metabolismo energético através da mobilização de reservas observada e do aumento de lactato sérico. / The detomidine is an α2 adrenergic agonist widely used for sedation, analgesia and premedication in horses. The activation of α2 receptors distributed in Central and Peripheral Nervous System causes a series of changes, such as bradycardia, atrioventricular block, decreased cardiac output, bradypnea, inhibition of insulin secretion, hyperglycemia, decreased gastrointestinal motility, relaxation of skeletal muscle, decreased secretion of ACTH and ADH, hypnosis and sedation. To investigate the interference of detomidine on some physiological and metabolic parameters, six horses were subjected to one hour of continuous rate infusion of detomidine at a dose of 20 μg.kg-1.h-1 and served as their own controls. We assessed heart rate (FC), respiratory rate (FR), mean arterial pressure (PAM), systolic blood pressure (PAS), diastolic blood pressure (PAD), capillary refill time (TPC), rectal temperature (TR), blood gases, blood glucose, plasma lactate, serum insulin, total plasma protein (PPT), hematocrit (Ht), hemoblobin (Hb), oxygen saturation (SO2), bicarbonate, sodium, potassium, ionized calcium, muscle glycogen and muscle lactate, and urinalysis performed before the infusion of detomidine (T0), after 20 minutes (T20), 40 minutes after (T40) and 60 minutes after (T60), when the infusion was discontinued. One hour after the infusion was performed a last collection (T120). The variables were submitted to ANOVA, Student's t test, Tukey’s test and Friedman’s test according to the type of variable with a confidence level of 95%. The continuous rate infusion of detomidine resulted in a significant decrease in FC, FR, Ht, Hb, ionized calcium and muscle glycogen, and a significant increase in glucose, plasma lactate and bicarbonate. There was no statistically significant difference in the variables TPC, TR, PAM, PAS, PAD, blood gases, serum insulin, PPT, muscle lactate and urinary variables. The use of a continuous rate infusion of detomidina in the recommended dose in this study promoted a prolonged sedation, with moderate adverse effects with no clinical significance in healthy animals. The hypoinsulinemia caused by this drug did influence energetic metabolism through the mobilization of reserves and the observed increase in plasma lactate.

As deficiências da β-cetotiolase mitocondrial e da 2-metil-3-hidroxibutiril-CoA desidrogenase (MHBD) são erros inatos do catabolismo da isoleucina. Os pacientes afetados pela deficiência da β-cetotiolase apresentam crises agudas de cetose e acidose metabólica, podendo apresentar convulsões que podem evoluir ao coma e morte. Bioquimicamente, são caracterizados por excreção urinária aumentada de ácido 2-metilacetoacético (MAA), 2-metil-3-hidroxibutírico (MHB) e tiglilglicina (TG). Alguns indivíduos apresentam acidemia láctica durante as crises de descompensação metabólica. Por outro lado, os indivíduos afetados pela deficiência da MHBD são caracterizados por retardo mental, convulsões e acidose láctica severa, apresentando excreção urinária aumentada de MHB e TG. O aumento do ácido láctico em ambas as enfermidades sugere um comprometimento do metabolismo energético. Tendo em vista que os mecanismos fisiopatogênicos de ambas desordens são totalmente desconhecidos e que os achados bioquímicos sugerem um déficit na produção de energia dos pacientes, o presente trabalho teve por objetivo investigar os efeitos in vitro do MAA e do MHB sobre alguns parâmetros do metabolismo energético em córtex cerebral de ratos jovens. Nossos resultados demonstraram que o MAA inibiu a produção de CO2 a partir de glicose, acetato e citrato, indicando um bloqueio do ciclo do ácido cítrico. Em adição, o complexo II da cadeia respiratória bem como a enzima succinato desidrogenase foram inibidos na presença do MAA. Portanto, é possível que a inibição da cadeia respiratória tenha levado à inibição secundária do ciclo de Krebs. As enzimas Na+,K+-ATPase e creatina quinase (CK) não foram afetadas pelo MAA. O MHB inibiu a produção de CO2 a partir dos três substratos testados bem como o complexo IV da cadeia respiratória, sugerindo que a inibição da cadeia respiratória tenha levado à inibição da produção CO2 pelo ciclo de Krebs. A enzima Na+,K+- ATPase não foi afetada pelo ácido. No entanto, o MHB inibiu a atividade total da CK às custas da CK mitocondrial (mi-CK). A presença do inibidor da enzima óxido nítrico sintase L-NAME e do antioxidante glutationa reduzida (GSH) preveniram a inibição da atividade total da CK, enquanto que a GSH preveniu a inibição da mi-CK, sugerindo que os efeitos do MHB sobre a CK estejam relacionados à oxidação de grupamentos tióis essenciais à atividade enzimática. Tais resultados sugerem que o metabolismo energético cerebral é inibido in vitro pelo MAA e pelo MHB. Caso estes achados se confirmem nas deficiências da β-cetotiolase e da MHBD, é possível que um prejuízo no metabolismo energético causado pelo acúmulo destes metabólitos possa explicar, ao menos em parte, o dano neurológico encontrado nos pacientes portadores destas doenças.

Introdução: O gasto energético (GE) dos indivíduos pode ser determinado por diversos métodos, dentre os quais estão a calorimetria indireta (CI) e as equações de predição. Objetivo: Comparar o gasto energético de pacientes com doença pulmonar obstrutiva crônica (DPOC) medido através da CI com o estimado pela equação de Harris-Benedict (HB). Métodos: Estudo transversal incluindo 30 indivíduos com diagnóstico médico de DPOC, segundo critérios GOLD, atendidos no Centro de Reabilitação Pulmonar do Pavilhão Pereira Filho e do ambulatório de Pneumologia, ambos do Complexo Hospitalar Santa Casa de Porto Alegre, no período de fevereiro à setembro de 2010. O gasto energético foi mensurado pela CI usando monitor específico, assim como predito pela equação de HB. Os participantes também foram submetidos à avaliação antropométrica, através dos parâmetros de peso, altura, índice de massa corporal (IMC), dobra cutânea tricipital (DCT), circunferência do braço (CB) e circunferência muscular do braço (CMB), além de aplicação da avaliação nutricional subjetiva global (ANSG), bem como verificação do consumo alimentar. Os valores encontrados foram analisados através do teste t de Student, do teste qui-quadrado de McNemar e pelo método de Bland-Altman, e expressos pela média ± desvio-padrão, com nível de significância estatística p 0,05. Resultados: Do total de 30 portadores de DPOC, 70% eram do sexo masculino com idades de 62,5 ± 11,5 anos e IMC médio de 24,2 ± 4,2kg/m². O gasto energético em repouso (GER) medido pela CI foi de 1.568 ± 234,8kcal e o estimado pela equação de HB foi de 1.312 ± 120,5kcal, com diferença estatisticamente significativa entre os dois métodos (p<0,001). Quanto ao gasto energético total (GET), o valor medido pela CI foi de 2.038 ± 305,23kcal e o predito pela equação de HB foi de 2.047 ± 188kcal, sem apresentar diferença estatística significativa (p=0,853) e demonstrando uma concordância de 96,7% entre os dois métodos. Relativo ao diagnóstico nutricional, ao considerarmos apenas o IMC, 3,3% dos participantes apresentavam desnutrição, 63,3% eutrofia, 23,3% sobrepeso e 10% obesidade enquanto que pelo agrupamento de parâmetros (IMC, DCT, CB, CMB e ANSG), 53,3% dos pacientes apresentaram desnutrição, 33,3% eutrofia, 10% sobrepeso e 3,3% obesidade. Conclusão: O GER foi subestimado pela equação de HB, não apresentando boa concordância com o medido pela CI. Quanto ao GET, os resultados foram significativamente semelhantes demonstrando boa concordância entre os dois métodos. Em relação ao estado nutricional, talvez o IMC não seja suficiente para avaliar a real condição de pacientes com DPOC. / Introduction: The energy expenditure (EE) of individuals can be determined by various methods, among which are the indirect calorimetry (IC) and the prediction equations. Objective: To compare the energy expenditure of patients with chronic obstructive pulmonary disease (COPD) measured by the IC estimate by the Harris-Benedict equation (HB). Methods: Cross sectional study including 30 individuals diagnosed with COPD according to GOLD criteria, seen in the Pulmonary Rehabilitation Center of the Pereira Filho and outpatient pulmonology, both of Santa Casa Hospital Complex of Porto Alegre in the period from February to September 2010. Energy expenditure was measured by IC using a specific monitor, as predicted by the HB equation. Participants also underwent anthropometric assessment, through the parameters of weight, height, body mass index (BMI), triceps skinfold thickness (TSF), mid-arm circumference (MAC) and mid-arm muscle circumference (MAMC), and application subjective global nutritional assessment (SGA) and to determine food consumption. The values were analyzed using the Student t test, chi-square, McNemar and the Bland-Altman and expressed as mean + standart deviation, with statistical significance level p 0.05. Results: Of 30 patients with COPD, 70% were male, aged 62.5 ± 11.5 years and average BMI of 24.2 ± 4.2kg/m². The resting energy expenditure (REE) measured by IC was 1568 ± 234.8kcal and estimated by the HB equation was 1312 ± 120.5kcal, with a statistically significant difference between the two methods (p<0.001). As for the total energy expenditure (TEE), the value measured by ICwo methods (p <0.001). As for the total energy expenditure (TEE), the value measured by IC was 2038 ± 305.23kcal and foretold the HB equation was 2047 ± 188kcal, no statistical significant difference (p=0.853) and showed a concordance of 96,7% between the two methods. Concerning the nutritional diagnosis, we consider only the BMI, 3.3% of participants had malnutrition, 63.3% were eutrophic, 23.3% overweight and 10% were obese while the grouping of parameters (BMI, TSF, CB, CMB and SGA), 53.3% of patients suffered from malnutrion, 33.3% were eutrophic, 10% overweight and 3.3% obese. Conclusion: REE was underestimated by the HB equation, not a good agreement with that measured by IC. As for the GET, the results were significantly similar showing good agreement between the two methods. In relation to nutritional status, BMI may not be sufficient to evaluate the actual condition of patients with COPD.

Introdução: O gasto energético (GE) dos indivíduos pode ser determinado por diversos métodos, dentre os quais estão a calorimetria indireta (CI) e as equações de predição. Objetivo: Comparar o gasto energético de pacientes com doença pulmonar obstrutiva crônica (DPOC) medido através da CI com o estimado pela equação de Harris-Benedict (HB). Métodos: Estudo transversal incluindo 30 indivíduos com diagnóstico médico de DPOC, segundo critérios GOLD, atendidos no Centro de Reabilitação Pulmonar do Pavilhão Pereira Filho e do ambulatório de Pneumologia, ambos do Complexo Hospitalar Santa Casa de Porto Alegre, no período de fevereiro à setembro de 2010. O gasto energético foi mensurado pela CI usando monitor específico, assim como predito pela equação de HB. Os participantes também foram submetidos à avaliação antropométrica, através dos parâmetros de peso, altura, índice de massa corporal (IMC), dobra cutânea tricipital (DCT), circunferência do braço (CB) e circunferência muscular do braço (CMB), além de aplicação da avaliação nutricional subjetiva global (ANSG), bem como verificação do consumo alimentar. Os valores encontrados foram analisados através do teste t de Student, do teste qui-quadrado de McNemar e pelo método de Bland-Altman, e expressos pela média ± desvio-padrão, com nível de significância estatística p 0,05. Resultados: Do total de 30 portadores de DPOC, 70% eram do sexo masculino com idades de 62,5 ± 11,5 anos e IMC médio de 24,2 ± 4,2kg/m². O gasto energético em repouso (GER) medido pela CI foi de 1.568 ± 234,8kcal e o estimado pela equação de HB foi de 1.312 ± 120,5kcal, com diferença estatisticamente significativa entre os dois métodos (p<0,001). Quanto ao gasto energético total (GET), o valor medido pela CI foi de 2.038 ± 305,23kcal e o predito pela equação de HB foi de 2.047 ± 188kcal, sem apresentar diferença estatística significativa (p=0,853) e demonstrando uma concordância de 96,7% entre os dois métodos. Relativo ao diagnóstico nutricional, ao considerarmos apenas o IMC, 3,3% dos participantes apresentavam desnutrição, 63,3% eutrofia, 23,3% sobrepeso e 10% obesidade enquanto que pelo agrupamento de parâmetros (IMC, DCT, CB, CMB e ANSG), 53,3% dos pacientes apresentaram desnutrição, 33,3% eutrofia, 10% sobrepeso e 3,3% obesidade. Conclusão: O GER foi subestimado pela equação de HB, não apresentando boa concordância com o medido pela CI. Quanto ao GET, os resultados foram significativamente semelhantes demonstrando boa concordância entre os dois métodos. Em relação ao estado nutricional, talvez o IMC não seja suficiente para avaliar a real condição de pacientes com DPOC. / Introduction: The energy expenditure (EE) of individuals can be determined by various methods, among which are the indirect calorimetry (IC) and the prediction equations. Objective: To compare the energy expenditure of patients with chronic obstructive pulmonary disease (COPD) measured by the IC estimate by the Harris-Benedict equation (HB). Methods: Cross sectional study including 30 individuals diagnosed with COPD according to GOLD criteria, seen in the Pulmonary Rehabilitation Center of the Pereira Filho and outpatient pulmonology, both of Santa Casa Hospital Complex of Porto Alegre in the period from February to September 2010. Energy expenditure was measured by IC using a specific monitor, as predicted by the HB equation. Participants also underwent anthropometric assessment, through the parameters of weight, height, body mass index (BMI), triceps skinfold thickness (TSF), mid-arm circumference (MAC) and mid-arm muscle circumference (MAMC), and application subjective global nutritional assessment (SGA) and to determine food consumption. The values were analyzed using the Student t test, chi-square, McNemar and the Bland-Altman and expressed as mean + standart deviation, with statistical significance level p 0.05. Results: Of 30 patients with COPD, 70% were male, aged 62.5 ± 11.5 years and average BMI of 24.2 ± 4.2kg/m². The resting energy expenditure (REE) measured by IC was 1568 ± 234.8kcal and estimated by the HB equation was 1312 ± 120.5kcal, with a statistically significant difference between the two methods (p<0.001). As for the total energy expenditure (TEE), the value measured by ICwo methods (p <0.001). As for the total energy expenditure (TEE), the value measured by IC was 2038 ± 305.23kcal and foretold the HB equation was 2047 ± 188kcal, no statistical significant difference (p=0.853) and showed a concordance of 96,7% between the two methods. Concerning the nutritional diagnosis, we consider only the BMI, 3.3% of participants had malnutrition, 63.3% were eutrophic, 23.3% overweight and 10% were obese while the grouping of parameters (BMI, TSF, CB, CMB and SGA), 53.3% of patients suffered from malnutrion, 33.3% were eutrophic, 10% overweight and 3.3% obese. Conclusion: REE was underestimated by the HB equation, not a good agreement with that measured by IC. As for the GET, the results were significantly similar showing good agreement between the two methods. In relation to nutritional status, BMI may not be sufficient to evaluate the actual condition of patients with COPD.

O Programa Nacional do Livro Didático (PNLD) (BRASIL, 2011) é uma política pública que avalia, seleciona e distribui livros didáticos (LDs) para estudantes da educação básica brasileira. Apesar disto, os livros apresentam limitações e abordagens conceituais ou estruturais inadequadas, que repercutem no ensino e aprendizagem em sala de aula. Mesmo com abordagem variada dos conteúdos de Ciências da Natureza e suas Tecnologias (CNTs), o LD constitui o principal recurso em sala de aula. É fundamental empreender esforços para uma compreensão ampliada das repercussões, no ensino, do tratamento dos conteúdos propostos nos LDs, que reforça uma visão linear e fragmentada dos conhecimentos científicos. A questão de pesquisa “Que evidências de aprendizagens do conceito „energia do metabolismo celular‟ podem ser identificadas no ensino de Biologia no EM a partir da interação professor e aluno mediada pelo LD?” orientou o processo. O entendimento de “energia” “não é algo simples nem consensual”; por isso foram observadas as descrições relativas à “energia” do metabolismo celular em oito coleções de LDs de Biologia do Ensino Médio (LDBEM) do Guia do PNLD/2012 (BRASIL, 2011) para a 1ª série. Fundamentada em Moraes e Galiazzi (2007), procedeu-se a transcrição de excertos dos LDBEMs analisados ao conceituar “energia” e suas relações com o metabolismo. Foi possível reconhecer um conjunto de descritores identificados por palavras que geraram unidades de análise, tais como: 1) seres vivos e energia na respiração, fermentação e fotossíntese; 2) energia nas substâncias, nas ligações e reações químicas dos organismos – ADP e ATP; 3) tipos e fontes de energia (cinética, potencial e de massa) (MOREIRA, 1998); 4) relações de energia na área de CNT; 5) representações de energia (figuras, modelos, tabelas...) Após, entrevistas semiestruturadas foram realizadas com cinco professores de Biologia do Ensino Médio, que utilizam LDBEM em suas aulas, acerca de suas concepções de “energia”. Outra etapa da pesquisa foi compreender as aprendizagens dos estudantes do EM sobre o conceito “energia”, por meio da análise das respostas obtidas na aplicação de um questionário estruturado e na elaboração de esquemas conceituais sobre o tema. As unidades, que emergiram da análise dos LDBEMs, nortearam a identificação dos recortes significativos das transcrições das entrevistas e possibilitaram perceber as compreensões dos professores acerca do conceito, bem como direcionaram as observações e descrições das respostas ao questionário e dos esquemas produzidos pelos estudantes. Explicitações do conceito nos LDBEMs, em sua maioria, estão distantes das concepções dos professores e das compreensões dos estudantes, constituindo obstáculos à aprendizagem. A triangulação dos dados da pesquisa permite reflexões sobre a significação conceitual e a necessidade de inter-relações na área de CNT, tanto na educação básica quanto na formação docente, relativas ao complexo conceito “energia” do metabolismo celular. / The National Textbook Program (NTBP) (BRASIL, 2011) is a public policy to evaluate, select and distribute textbooks (TB) to students in the Brazilian elementary education. However, the books it still features limitations and unsuitable conceptual or structural approaches that affect teaching and learning in the classroom. Despite the varied approach for contents in Nature Science and its Technologies (NST), the TB comprises the main recourse in the classroom. It is essential that efforts be made for a broader understanding of the repercussions in teaching of the handling of the contents proposed by the TB that reinforce a linear, fragmented view. The following research question “what learning evidence from the „cellular metabolism energy‟ concept can be identified in Biology teaching at the elementary education level from the teacher-student interaction that is mediated by the?”, guided the process. The understanding of “energy” cannot be seen as being neither simple nor consensual, thus the descriptions related to the cellular metabolism “energy” were observed from eight Elementary Education Biology from the /2012 (BRASIL, 2011) guide for the 1st grade. Based on Moraes & Galiazzi (2007), the transcription of the analyzed excerpts that conceptualized „energy‟ and its relationship with metabolism. It was possible to recognize a set of descriptors that were identified through words, which generated units of analysis such as: 1) Living beings and energy in breathing, fermentation and photosynthesis; 2) Energy in substances, chemical bonds and organism reactions – ADP and ATP; 3) Types and sources of energy (kinetic, potential and mass) (MOREIRA, 1998); 4) Energy relations in the CNT area; 5) Representations of energy (figures, models, tables...) After that, semistructured interviews were made with five Biology teachers who have used the Highschool Textbook in class about their conceptions of “energy”. Another research stage was to understand how learning takes place for intermediate education students regarding the “energy” concept through a questionnaire followed by the construction of conceptual schematics by the students. The units of analysis that arose from the Highschool Textbook analysis directed the significant cuttings of the interview transcriptions and allowed to perceived the teachers' understanding of the concept; and also guided the views for studying the schematics produced by the students. The majority of explanations for the concept in the Highschool Textbook are far from the teachers' conceptions and students' understanding, which constitutes obstacles to learning. Research data triangulation allows for reflections upon the conceptual significance and the need for interrelations in the CNT area, both in elementary education and in teacher training relative to the complex concept of cellular metabolism “energy”.

A hipoxantina, principal oxipurina envolvida na via de salvação das purinas no cérebro, acumula-se na doença de Lesch-Nyhan, um erro inato do metabolismo das purinas. Os sintomas clínicos manifestam-se precocemente na vida dos pacientes, incluindo alterações motoras e cognitivas, retardo mental e automutilação. Embora os mecanismos subjacentes da disfunção cerebral na doença de Lesch-Nyhan sejam pouco compreendidos, o acúmulo de hipoxantina parece contribuir para os danos neurológicos. O objetivo deste estudo foi investigar os efeitos da administração intraestriatal de hipoxantina em ratos infantis e adultos jovens submetidos à cirurgia estereotáxica. Neste estudo, analisamos primeiramente o efeito da hipoxantina sobre os parâmetros neuroinflamatórios e oxidativos em estriados de ratos infantis e adultos jovens. Foram avaliados também alguns parâmetros neuroenergéticos. Ratos Wistar de 21 e 60 dias de vida foram submetidos à cirurgia estereotáxica e foram divididos em dois grupos: controle (infusão de solução salina 0,9%) e hipoxantina (10 IJM). A administração intraestriatal de hipoxantina aumentou os níveis de IL-6 e TNF-a e o imunoconteúdo da subunidade NF-kB I p65 nuclear em estriado de ambas as idades de ratos. A ativação microglial e astrocitária foram observadas pelo aumento do imunoconteúdo de lba1 e GFAP, respectivamente, no estriado de ratos de 21 dias. Todos os parâmetros oxidativos foram alterados, sugerindo uma forte relação neurotóxica de hipoxantina e estresse oxidativo. Em ratos de 60 dias de vida, a hipoxantina aumentou a atividade da succinato desidrogenase e do complexo 11 e diminuiu a atividade da citocromo c oxidase e seu imunoconteúdo. A injeção de hipoxantina diminuiu a porcentagem marcação de membrana mitocondrial e aumentou marcação de potencial mitocondrial. A hipoxantina também diminuiu o número de células vivas e aumentou o número de células apoptóticas. Em ratos de 21 dias de vida, a hipoxantina alterou alguns parâmetros do metabolismo energético e diminui a atividade de Na+,K+-ATPase, provavelmente por danos às proteínas, visto pela redução de conteúdo de sulfidrilas. Nossos achados mostram que a administração de hipoxantina alterou parâmetros neuroinflamatórios e neuroenergéticos, possivelmente por meio de desequilíbrio oxidativo, sugerindo que esses processos podem estar envolvidos, pelo menos em parte, com os distúrbios neurológicos encontrados em pacientes com doença de Lesch-Nyhan. / Hypoxanthine, the major oxypurine metabolite involved in purine's salvage pathway in the brain, is accumulated in Lesch-Nyhan disease, an in bom errar of metabolism of purine. The clinicai symptoms manifest early in the patients' lives, including motor and cognitiva alterations, mental retardation and self-mutilation. Although the underlying mechanisms of brain dysfunction in Lesch-Nyhan disease are poorly understood, the accumulation of hypoxanthine appears to contribute to neurological damage. The purpose of this study was to investigate the effects of hypoxanthine intrastriatal administration in infant and young adult rats submitted to stereotactic surgery. We firstly analyzed the effect of hypoxanthine on neuroinflammatory and oxidative parameters in striatum of infant and young adult rats. We also evaluated some neuroenergetic parameters. Wistar rats of 21 and 60 days of life underwent stereotactic surgery and were divided into two groups: contrai (infusion of saline 0.9%) and hypoxanthine (10 IJM). lntrastriatal administration of hypoxanthine increased IL- 6 and TNF-a leveis and nuclear immunocontent of NF-KB/p65 subunit in striatum of rats of both ages. Microglial and astrocyte activation was seen by the increase in lba1 and GFAP immunocontent, respectively, in striatum of infant rats. Ali oxidative parameters were altered, suggesting a strong neurotoxic hypoxanthine role on oxidative stress. In 60-day-old rats hypoxanthine increased succinate dehydrogenase and complex 11 activities and diminished cytochrome c oxidase activity and immunocontent. Hypoxanthine injection decreased the percentage of cells with mitochondrial membrana label and increased mitochondrial mass potential labeling. Hypoxanthine also diminished the number of live cells and increased the number of apoptotic cells. In 21-days-old rats hypoxanthine altered some energy metabolism parameters and decreased Na•,K•-ATPase activity probably by protein damage, seen in the reduction of sulfhydryl content. Our findings show that the administration of hypoxanthine altered neuroinflammatory and neuroenergetic parameters, possibly through oxidative imbalance, suggesting that these processes may be involved, at least in part, with the neurological disorders found in patients with Lesch-Nyhan disease.

A hipoxantina, principal oxipurina envolvida na via de salvação das purinas no cérebro, acumula-se na doença de Lesch-Nyhan, um erro inato do metabolismo das purinas. Os sintomas clínicos manifestam-se precocemente na vida dos pacientes, incluindo alterações motoras e cognitivas, retardo mental e automutilação. Embora os mecanismos subjacentes da disfunção cerebral na doença de Lesch-Nyhan sejam pouco compreendidos, o acúmulo de hipoxantina parece contribuir para os danos neurológicos. O objetivo deste estudo foi investigar os efeitos da administração intraestriatal de hipoxantina em ratos infantis e adultos jovens submetidos à cirurgia estereotáxica. Neste estudo, analisamos primeiramente o efeito da hipoxantina sobre os parâmetros neuroinflamatórios e oxidativos em estriados de ratos infantis e adultos jovens. Foram avaliados também alguns parâmetros neuroenergéticos. Ratos Wistar de 21 e 60 dias de vida foram submetidos à cirurgia estereotáxica e foram divididos em dois grupos: controle (infusão de solução salina 0,9%) e hipoxantina (10 IJM). A administração intraestriatal de hipoxantina aumentou os níveis de IL-6 e TNF-a e o imunoconteúdo da subunidade NF-kB I p65 nuclear em estriado de ambas as idades de ratos. A ativação microglial e astrocitária foram observadas pelo aumento do imunoconteúdo de lba1 e GFAP, respectivamente, no estriado de ratos de 21 dias. Todos os parâmetros oxidativos foram alterados, sugerindo uma forte relação neurotóxica de hipoxantina e estresse oxidativo. Em ratos de 60 dias de vida, a hipoxantina aumentou a atividade da succinato desidrogenase e do complexo 11 e diminuiu a atividade da citocromo c oxidase e seu imunoconteúdo. A injeção de hipoxantina diminuiu a porcentagem marcação de membrana mitocondrial e aumentou marcação de potencial mitocondrial. A hipoxantina também diminuiu o número de células vivas e aumentou o número de células apoptóticas. Em ratos de 21 dias de vida, a hipoxantina alterou alguns parâmetros do metabolismo energético e diminui a atividade de Na+,K+-ATPase, provavelmente por danos às proteínas, visto pela redução de conteúdo de sulfidrilas. Nossos achados mostram que a administração de hipoxantina alterou parâmetros neuroinflamatórios e neuroenergéticos, possivelmente por meio de desequilíbrio oxidativo, sugerindo que esses processos podem estar envolvidos, pelo menos em parte, com os distúrbios neurológicos encontrados em pacientes com doença de Lesch-Nyhan. / Hypoxanthine, the major oxypurine metabolite involved in purine's salvage pathway in the brain, is accumulated in Lesch-Nyhan disease, an in bom errar of metabolism of purine. The clinicai symptoms manifest early in the patients' lives, including motor and cognitiva alterations, mental retardation and self-mutilation. Although the underlying mechanisms of brain dysfunction in Lesch-Nyhan disease are poorly understood, the accumulation of hypoxanthine appears to contribute to neurological damage. The purpose of this study was to investigate the effects of hypoxanthine intrastriatal administration in infant and young adult rats submitted to stereotactic surgery. We firstly analyzed the effect of hypoxanthine on neuroinflammatory and oxidative parameters in striatum of infant and young adult rats. We also evaluated some neuroenergetic parameters. Wistar rats of 21 and 60 days of life underwent stereotactic surgery and were divided into two groups: contrai (infusion of saline 0.9%) and hypoxanthine (10 IJM). lntrastriatal administration of hypoxanthine increased IL- 6 and TNF-a leveis and nuclear immunocontent of NF-KB/p65 subunit in striatum of rats of both ages. Microglial and astrocyte activation was seen by the increase in lba1 and GFAP immunocontent, respectively, in striatum of infant rats. Ali oxidative parameters were altered, suggesting a strong neurotoxic hypoxanthine role on oxidative stress. In 60-day-old rats hypoxanthine increased succinate dehydrogenase and complex 11 activities and diminished cytochrome c oxidase activity and immunocontent. Hypoxanthine injection decreased the percentage of cells with mitochondrial membrana label and increased mitochondrial mass potential labeling. Hypoxanthine also diminished the number of live cells and increased the number of apoptotic cells. In 21-days-old rats hypoxanthine altered some energy metabolism parameters and decreased Na•,K•-ATPase activity probably by protein damage, seen in the reduction of sulfhydryl content. Our findings show that the administration of hypoxanthine altered neuroinflammatory and neuroenergetic parameters, possibly through oxidative imbalance, suggesting that these processes may be involved, at least in part, with the neurological disorders found in patients with Lesch-Nyhan disease.

O Programa Nacional do Livro Didático (PNLD) (BRASIL, 2011) é uma política pública que avalia, seleciona e distribui livros didáticos (LDs) para estudantes da educação básica brasileira. Apesar disto, os livros apresentam limitações e abordagens conceituais ou estruturais inadequadas, que repercutem no ensino e aprendizagem em sala de aula. Mesmo com abordagem variada dos conteúdos de Ciências da Natureza e suas Tecnologias (CNTs), o LD constitui o principal recurso em sala de aula. É fundamental empreender esforços para uma compreensão ampliada das repercussões, no ensino, do tratamento dos conteúdos propostos nos LDs, que reforça uma visão linear e fragmentada dos conhecimentos científicos. A questão de pesquisa “Que evidências de aprendizagens do conceito „energia do metabolismo celular‟ podem ser identificadas no ensino de Biologia no EM a partir da interação professor e aluno mediada pelo LD?” orientou o processo. O entendimento de “energia” “não é algo simples nem consensual”; por isso foram observadas as descrições relativas à “energia” do metabolismo celular em oito coleções de LDs de Biologia do Ensino Médio (LDBEM) do Guia do PNLD/2012 (BRASIL, 2011) para a 1ª série. Fundamentada em Moraes e Galiazzi (2007), procedeu-se a transcrição de excertos dos LDBEMs analisados ao conceituar “energia” e suas relações com o metabolismo. Foi possível reconhecer um conjunto de descritores identificados por palavras que geraram unidades de análise, tais como: 1) seres vivos e energia na respiração, fermentação e fotossíntese; 2) energia nas substâncias, nas ligações e reações químicas dos organismos – ADP e ATP; 3) tipos e fontes de energia (cinética, potencial e de massa) (MOREIRA, 1998); 4) relações de energia na área de CNT; 5) representações de energia (figuras, modelos, tabelas...) Após, entrevistas semiestruturadas foram realizadas com cinco professores de Biologia do Ensino Médio, que utilizam LDBEM em suas aulas, acerca de suas concepções de “energia”. Outra etapa da pesquisa foi compreender as aprendizagens dos estudantes do EM sobre o conceito “energia”, por meio da análise das respostas obtidas na aplicação de um questionário estruturado e na elaboração de esquemas conceituais sobre o tema. As unidades, que emergiram da análise dos LDBEMs, nortearam a identificação dos recortes significativos das transcrições das entrevistas e possibilitaram perceber as compreensões dos professores acerca do conceito, bem como direcionaram as observações e descrições das respostas ao questionário e dos esquemas produzidos pelos estudantes. Explicitações do conceito nos LDBEMs, em sua maioria, estão distantes das concepções dos professores e das compreensões dos estudantes, constituindo obstáculos à aprendizagem. A triangulação dos dados da pesquisa permite reflexões sobre a significação conceitual e a necessidade de inter-relações na área de CNT, tanto na educação básica quanto na formação docente, relativas ao complexo conceito “energia” do metabolismo celular. / The National Textbook Program (NTBP) (BRASIL, 2011) is a public policy to evaluate, select and distribute textbooks (TB) to students in the Brazilian elementary education. However, the books it still features limitations and unsuitable conceptual or structural approaches that affect teaching and learning in the classroom. Despite the varied approach for contents in Nature Science and its Technologies (NST), the TB comprises the main recourse in the classroom. It is essential that efforts be made for a broader understanding of the repercussions in teaching of the handling of the contents proposed by the TB that reinforce a linear, fragmented view. The following research question “what learning evidence from the „cellular metabolism energy‟ concept can be identified in Biology teaching at the elementary education level from the teacher-student interaction that is mediated by the?”, guided the process. The understanding of “energy” cannot be seen as being neither simple nor consensual, thus the descriptions related to the cellular metabolism “energy” were observed from eight Elementary Education Biology from the /2012 (BRASIL, 2011) guide for the 1st grade. Based on Moraes & Galiazzi (2007), the transcription of the analyzed excerpts that conceptualized „energy‟ and its relationship with metabolism. It was possible to recognize a set of descriptors that were identified through words, which generated units of analysis such as: 1) Living beings and energy in breathing, fermentation and photosynthesis; 2) Energy in substances, chemical bonds and organism reactions – ADP and ATP; 3) Types and sources of energy (kinetic, potential and mass) (MOREIRA, 1998); 4) Energy relations in the CNT area; 5) Representations of energy (figures, models, tables...) After that, semistructured interviews were made with five Biology teachers who have used the Highschool Textbook in class about their conceptions of “energy”. Another research stage was to understand how learning takes place for intermediate education students regarding the “energy” concept through a questionnaire followed by the construction of conceptual schematics by the students. The units of analysis that arose from the Highschool Textbook analysis directed the significant cuttings of the interview transcriptions and allowed to perceived the teachers' understanding of the concept; and also guided the views for studying the schematics produced by the students. The majority of explanations for the concept in the Highschool Textbook are far from the teachers' conceptions and students' understanding, which constitutes obstacles to learning. Research data triangulation allows for reflections upon the conceptual significance and the need for interrelations in the CNT area, both in elementary education and in teacher training relative to the complex concept of cellular metabolism “energy”.

O sulfito e o tiossulfato encontram-se acumulados na deficiência da sulfito oxidase (SO), ao passo que o tiossulfato também se acumula na deficiência da proteína da encefalopatia etilmalônica 1 (ETHE1). Os pacientes apresentam principalmente encefalopatia progressiva e convulsões neonatais graves, resultando geralmente em morte prematura. Neste estudo, investigamos os efeitos in vivo do sulfito em estruturas encefálicas de ratos com deficiência da SO, e da administração intraestriatal de sulfito e tiossulfato em ratos normais sobre a homeostase redox e mitocondrial. Também avaliamos alterações nesses parâmetros em fibroblastos de pacientes. Inicialmente, observamos que o sulfito diminuiu os níveis de GSH e as atividades da glutationa redutase (GR) e glutationa S-transferase (GST) no córtex cerebral, e da GST no cerebelo de animais deficientes para a SO. Além disso, o sulfito aumentou as atividades dos complexos II e II-III em estriado e do complexo II no hipocampo, mas diminuiu a atividade do complexo IV no estriado de animais com deficiência da SO. Nesses animais, o sulfito também reduziu o potencial de membrana mitocondrial no córtex cerebral e no estriado, além de diminuir as atividades da malato e glutamato desidrogenase. Já nos animais que receberam injeção intraestriatal de sulfito ou tiossulfato, ambos os compostos diminuíram as atividades da creatina cinase e da citrato sintase, enquanto que o sulfito reduziu a massa mitocondrial. O sulfito ainda diminuiu os níveis de GSH e as atividades da glutationa peroxidase (GPx), GR, GST e glicose-6-fosfato desidrogenase (G6PDH), enquanto que o sulfito e o tiossulfato aumentaram a atividade da catalase. O sulfito também diminui os níveis nucleares de PGC-1α e induziu reatividade glial e dano neuronal. As alterações causadas pelo sulfito foram prevenidas pelo tratamento com bezafibrato. Por fim, nos estudos realizados em fibroblastos, utilizamos células de quatro pacientes com deficiência da ETHE1 e de um paciente com deficiência da SO. Observamos diminuição da respiração mitocondrial em todos os tipos celulares, e diminuição de ATP em duas linhagens com deficiência da ETHE1 e na linhagem com deficiência da SO. Também verificamos alterações variáveis no conteúdo de proteínas de dinâmica mitocondrial, e uma diminuição do conteúdo de proteínas envolvidas na comunicação entre retículo endoplasmático (RE) e mitocôndria. Um aumento nos níveis de DDIT3, marcadora de estresse de RE, na produção de superóxido e apoptose também foram verificados em todos os tipos celulares. O tratamento com JP4-039, um antioxidante mitocondrial, diminuiu os níveis de superóxido em todas as linhagens celulares e aumentou a respiração mitocondrial em duas linhagens com deficiência da ETHE1 e na linhagem com deficiência da SO. Os achados deste trabalho evidenciam que alterações na homeostase energética e redox, na biogênese e dinâmica mitocondrial, bem como na comunicação entre mitocôndria e RE são mecanismos patológicos envolvidos nas deficiências da SO e da ETHE1. Além disso, visto que o bezafibrato e o JP4-039 exerceram efeitos protetores nos diferentes modelos, pode ser sugerido que esses compostos são promissores para o desenvolvimento de novas estratégias terapêuticas para as deficiências da SO e da ETHE1. / Sulfite and thiosulfate are accumulated in tissues of patients affected by sulfite oxidase (SO) deficiency, whereas thiosulfate also accumulates in the deficiency of ethylmalonic encephalopathy protein 1 (ETHE1). Patients present progressive encephalopathy and severe neonatal seizures, often resulting in early childhood death. In this study, we investigated the effects of sulfite in encephalic structures of SO-deficient rats, and of an intrastriatal injection of sulfite or thiosulfate in normal rats on redox and mitochondrial homeostasis. We also investigated possible alterations in these parameters in fibroblasts of patients. Initially, we observed that sulfite decreased reduced glutathione (GSH) levels and the activities of glutathione reductase (GR) and glutathione S-transferase (GST) in cerebral cortex, and of GST in cerebellum of SO deficient rats. Moreover, sulfite increased the activities of the respiratory chain complexes II and II-III in striatum and of complex II in hippocampus, whereas complex IV activity was decreased in striatum of SO deficient animals. In these animals, sulfite also reduced mitochondrial membrane potential in the cerebral cortex and in the striatum, as well as inhibited the activities of malate and glutamate dehydrogenase in cerebral cortex. Regarding the rats that received sulfite or thiosulfate via intrastriatal injection, both compounds reduced creatine kinase and citrate synthase activities, while sulfite decreased mitochondrial mass. Sulfite also decreased GSH levels and the activities of glutathione peroxidase (GPx), GR, GST, glucose-6-phosphate dehydrogenase (G6PDH), whereas both sulfite and thiosulfate increased catalase activity. In addition, sulfite decreased PGC-1α nuclear levels and induced glial reactivity and neuronal damage. Bezafibrate prevented the alterations induced by sulfite in striatum. Finally, in the experiments with fibroblasts, we used four cell lines with ETHE1 deficiency and one cell line with SO deficiency. We observed a decrease in basal and maximal respiration in all cell lines, and ATP depletion in two ETHE1 deficient cell lines and in the SO deficient fibroblasts. We also verified variable alterations in the content of proteins involved in mitochondrial dynamics, and a decrease in the content of proteins involved in endoplasmic reticulum (ER)-mitochondria communication. Increased content of DDIT3, an ER stress marker, as well as high levels of superoxide and apoptosis induction were further seen in all cell lines. Treatment with the mitochondria-targeted free radical scavenger JP4-039 decreased superoxide levels in all cells lines and increased basal and maximal respiration in two ETHE1 deficient cell lines and in the SO deficient cells. Our findings provide evidence that alterations in energy and redox homeostasis, mitochondrial biogenesis and dynamics, as well as in the communication between mitochondria and ER are pathological mechanisms involved in the SO and ETHE1 deficiencies. Furthermore, since bezafibrate and JP4-039 exerted protective effects, it may be suggested that these compounds are attractive agents for the development of new therapeutic strategies aiming to improve the prognosis of patients affected by SO and ETHE1 deficiency.

O sulfito e o tiossulfato encontram-se acumulados na deficiência da sulfito oxidase (SO), ao passo que o tiossulfato também se acumula na deficiência da proteína da encefalopatia etilmalônica 1 (ETHE1). Os pacientes apresentam principalmente encefalopatia progressiva e convulsões neonatais graves, resultando geralmente em morte prematura. Neste estudo, investigamos os efeitos in vivo do sulfito em estruturas encefálicas de ratos com deficiência da SO, e da administração intraestriatal de sulfito e tiossulfato em ratos normais sobre a homeostase redox e mitocondrial. Também avaliamos alterações nesses parâmetros em fibroblastos de pacientes. Inicialmente, observamos que o sulfito diminuiu os níveis de GSH e as atividades da glutationa redutase (GR) e glutationa S-transferase (GST) no córtex cerebral, e da GST no cerebelo de animais deficientes para a SO. Além disso, o sulfito aumentou as atividades dos complexos II e II-III em estriado e do complexo II no hipocampo, mas diminuiu a atividade do complexo IV no estriado de animais com deficiência da SO. Nesses animais, o sulfito também reduziu o potencial de membrana mitocondrial no córtex cerebral e no estriado, além de diminuir as atividades da malato e glutamato desidrogenase. Já nos animais que receberam injeção intraestriatal de sulfito ou tiossulfato, ambos os compostos diminuíram as atividades da creatina cinase e da citrato sintase, enquanto que o sulfito reduziu a massa mitocondrial. O sulfito ainda diminuiu os níveis de GSH e as atividades da glutationa peroxidase (GPx), GR, GST e glicose-6-fosfato desidrogenase (G6PDH), enquanto que o sulfito e o tiossulfato aumentaram a atividade da catalase. O sulfito também diminui os níveis nucleares de PGC-1α e induziu reatividade glial e dano neuronal. As alterações causadas pelo sulfito foram prevenidas pelo tratamento com bezafibrato. Por fim, nos estudos realizados em fibroblastos, utilizamos células de quatro pacientes com deficiência da ETHE1 e de um paciente com deficiência da SO. Observamos diminuição da respiração mitocondrial em todos os tipos celulares, e diminuição de ATP em duas linhagens com deficiência da ETHE1 e na linhagem com deficiência da SO. Também verificamos alterações variáveis no conteúdo de proteínas de dinâmica mitocondrial, e uma diminuição do conteúdo de proteínas envolvidas na comunicação entre retículo endoplasmático (RE) e mitocôndria. Um aumento nos níveis de DDIT3, marcadora de estresse de RE, na produção de superóxido e apoptose também foram verificados em todos os tipos celulares. O tratamento com JP4-039, um antioxidante mitocondrial, diminuiu os níveis de superóxido em todas as linhagens celulares e aumentou a respiração mitocondrial em duas linhagens com deficiência da ETHE1 e na linhagem com deficiência da SO. Os achados deste trabalho evidenciam que alterações na homeostase energética e redox, na biogênese e dinâmica mitocondrial, bem como na comunicação entre mitocôndria e RE são mecanismos patológicos envolvidos nas deficiências da SO e da ETHE1. Além disso, visto que o bezafibrato e o JP4-039 exerceram efeitos protetores nos diferentes modelos, pode ser sugerido que esses compostos são promissores para o desenvolvimento de novas estratégias terapêuticas para as deficiências da SO e da ETHE1. / Sulfite and thiosulfate are accumulated in tissues of patients affected by sulfite oxidase (SO) deficiency, whereas thiosulfate also accumulates in the deficiency of ethylmalonic encephalopathy protein 1 (ETHE1). Patients present progressive encephalopathy and severe neonatal seizures, often resulting in early childhood death. In this study, we investigated the effects of sulfite in encephalic structures of SO-deficient rats, and of an intrastriatal injection of sulfite or thiosulfate in normal rats on redox and mitochondrial homeostasis. We also investigated possible alterations in these parameters in fibroblasts of patients. Initially, we observed that sulfite decreased reduced glutathione (GSH) levels and the activities of glutathione reductase (GR) and glutathione S-transferase (GST) in cerebral cortex, and of GST in cerebellum of SO deficient rats. Moreover, sulfite increased the activities of the respiratory chain complexes II and II-III in striatum and of complex II in hippocampus, whereas complex IV activity was decreased in striatum of SO deficient animals. In these animals, sulfite also reduced mitochondrial membrane potential in the cerebral cortex and in the striatum, as well as inhibited the activities of malate and glutamate dehydrogenase in cerebral cortex. Regarding the rats that received sulfite or thiosulfate via intrastriatal injection, both compounds reduced creatine kinase and citrate synthase activities, while sulfite decreased mitochondrial mass. Sulfite also decreased GSH levels and the activities of glutathione peroxidase (GPx), GR, GST, glucose-6-phosphate dehydrogenase (G6PDH), whereas both sulfite and thiosulfate increased catalase activity. In addition, sulfite decreased PGC-1α nuclear levels and induced glial reactivity and neuronal damage. Bezafibrate prevented the alterations induced by sulfite in striatum. Finally, in the experiments with fibroblasts, we used four cell lines with ETHE1 deficiency and one cell line with SO deficiency. We observed a decrease in basal and maximal respiration in all cell lines, and ATP depletion in two ETHE1 deficient cell lines and in the SO deficient fibroblasts. We also verified variable alterations in the content of proteins involved in mitochondrial dynamics, and a decrease in the content of proteins involved in endoplasmic reticulum (ER)-mitochondria communication. Increased content of DDIT3, an ER stress marker, as well as high levels of superoxide and apoptosis induction were further seen in all cell lines. Treatment with the mitochondria-targeted free radical scavenger JP4-039 decreased superoxide levels in all cells lines and increased basal and maximal respiration in two ETHE1 deficient cell lines and in the SO deficient cells. Our findings provide evidence that alterations in energy and redox homeostasis, mitochondrial biogenesis and dynamics, as well as in the communication between mitochondria and ER are pathological mechanisms involved in the SO and ETHE1 deficiencies. Furthermore, since bezafibrate and JP4-039 exerted protective effects, it may be suggested that these compounds are attractive agents for the development of new therapeutic strategies aiming to improve the prognosis of patients affected by SO and ETHE1 deficiency.