Le syndrome métabolique est caractérisé par un ensemble de perturbations métabolique. Il inclut la dyslipidémie, l’obésité abdominale, la résistance à l’insuline et l’hypertension. L’association de ces facteurs de risques est liée à une augmentation du risque de développer un diabète de type-2. Les acides gras polyinsaturés de la famille des oméga-3 ont plusieurs effets biologiques et modulent les facteurs de risques du syndrome métabolique par l’intermédiaire de multiples mécanismes. Cependant, leurs impacts sur la résistance à l’insuline et le diabète de type 2 sont encore inconnus.Au cours de ce travail, nous avons étudié l’effet d’Odontella aurita (OA), une microalgue riche en EPA (AGPI oméga-3) et antioxydants, sur la prévention de l’obésité et la résistance à l’insuline induites par un régime riche en acides gras saturés High-Fat (HF). En effet, nous avons montré que le régime HF soumis aux rats pendant 8 semaines conduit à une résistance à l’insuline qui se caractérise par une augmentation de l'insulinémie ainsi qu'à une diminution de l'expression protéique du récepteur de l'insuline. De plus, le régime HF provoque une diminution de la sensibilité du récepteur à l'insuline en inhibant son activité tyrosine kinase. Le régime HF conduit également à une augmentation de l'expression du récepteur TLR4, qui joue un rôle dans l'induction de la résistance à l'insuline par l'intermédiaire de l'activation des voies proinflammatoires par la résistine et le LPS. En effet, l'augmentation de l'expression de TLR4 est associée avec l'activation des MAPK proinflammatoires JNK et P38. Cependant, l'enrichissement du régime HF avec la microalgue normalise l'insulinémie et les niveaux d'expression du récepteur à l'insuline. Son activité tyrosine kinase est aussi restaurée. Et d'une manière intéressante, la supplémentation du régime HF avec la microalgue conduit à une réduction de l'expression du récepteur TLR4 ainsi qu'une inhibition des voies proinflammatoires prévenant ainsi la résistance hépatique à l’insuline.Le récepteur TLR4 et l’activation des voies pro-inflammatoires jouent un rôle important dans l’induction de la résistance à l’insuline. Afin d'explorer les mécanismes moléculaires impliqués dans la régulation de l’expression de TLR4 et déterminer les voies proinflammatoires impliquées dans l'induction de la résistance à l'insuline par les acides gras saturés, ainsi que la mise en évidence des mécanismes insulino-sensibilisateurs des AGPI oméga-3, nous avons utilisé les cellules SH-SY5Y (cellules de neuroblastome humain). En effet, les cellules SHSY5Y ont été exposées pendant 4h à l’acide palmitique (PA, acide gras saturé) ou au DHA (oméga-3) puis traitées avec la résistine. Tout d'abord, nous avons analysé l'effet de la résistine, le PA et le DHA sur les marqueurs de l'inflammation. Seule la résistine est capable d'activer NFkB et augmenter la phosphorylation d’Akt et de p38 MAPK. Toutefois, le prétraitement avec le PA augmente l'expression des cytokines inflammatoires (IL-6 et TNF-a), similaire à la résistine. D’une manière intéressante, le prétraitement au DHA supprime l’effet d PA et la résistine et prévient l’augmentation de l’expression d'IL-6 et TNF-α. Nous avons ensuite étudié la possibilité d'un effet synergique entre la résistine et le PA sur l’expression de TLR4. En effet, le prétraitement avec le PA augmente l'expression de TLR4 alors que le prétraitement au DHA n'a aucun effet. Nous avons montré aussi que le prétraitement au PA potentialise les effets de la résistine. En effet la résistine est le ligand de TLR4, et le PA, en augmentant l’expression de TLR4 favorise et amplifie les effets de la résistine.En conclusion, ces résultats montrent que les acides gras polyinsaturés oméga-3 préviennent l'inflammation et la résistance à l'insuline induite par les acides gras saturés via la régulation de la voie de signalisation de TLR4 empêchant ainsi l’installation du diabète de type 2 et du syndrome métabolique. / The metabolic syndrome is characterized by dyslipidemia, insulin resistance, abdominal obesity and hypertension, which are related to an elevated risk for type 2 diabetes mellitus. Omega-3 polyunsaturated fatty acids have extensive biological effects and modulate the risk factors for metabolic syndrome via multiple mechanisms. However their impact on insulin resistance and type 2 diabetes are still unknown.In the current study, we report that Odontella aurita, a microalga rich in the omega-3 polyunsaturated fatty acid eicosapentaenoic acid (EPA), prevents High saturated fat diet induced insulin resistance and inflammation in the liver of Wistar rats. High fat diet (HFD), given for 8 weeks, increased plasma insulin levels associated with the down-regulation of insulin receptor (IR) and the impairment of insulin-dependent IR phosphorylation. Furthermore, HFD increased toll-like receptor 4 (TLR4) expressions. Indeed, we have recently reported that TLR4 is implicated in resistin-induced inflammation and insulin resistance in the hypothalamus (Benomar et al, 2013). We also show that TLR4 up-regulation is concomitant with the activation of c-Jun N-terminal kinase (JNK) and p38 mitogen-activated protein kinase (p38). Importantly, Odontella aurita enriched HFD (HFOA, 12%) normalized body weight and plasma insulin levels, and restores IR expression at both protein and mRNA levels. In addition, HFAO improves insulin responsiveness as estimated by in vitro phosphorylation of hepatic plasma membrane IR. Furthermore, HFOA decreased TLR4 expression and JNK /p38 phosphorylation. In conclusion, we demonstrate, for the first time to our knowledge, that omega-3 fatty acids brought by Ondontella aurita overcomes HFD-induced insulin resistance through the inhibition of TLR4/JNK/p38 MAP kinase signaling pathways.To further explore the molecular process underlying the activation of TLR4 by fatty acids, we aim to decipher the mechanisms implicated in the regulation of TLR4 expression. For this purpose, human neuroblastoma cells (SHSY-5Y) were exposed during 4h to either palmitic acid (a saturated fatty acid) or the omega-3 polyunsaturated fatty acid docosahexaenoic acid (DHA). Cells were then treated with resistin. Firstly we analyzed the effect of resistin, palmitic acid and DHA on inflammation markers. We show that only resistin was able to activate NF-κB and to increase the phosphorylation of Akt and p38 MAPK. However, palmitic acid pretreatment increases the expression of inflammatory cytokines (IL-6 and TNF-α), similar to resistin. Interestingly, DHA pretreatment suppresses palmitic acid and resistin induced up-regulation of IL-6 and TNF-α. Secondly, we studied the possible synergistic interaction between resistin and palmitic acid on TLR-4 expression. We show that palmitic acid pretreatment increases TLR4 expression, at both protein and mRNA levels, while DHA pretreatment had no effect. Importantly, palmitic acid pretreatment potentiates resistin effects. In conclusion, we show for the first time, to our knowledge, that palmitic acid induces TLR4 expression and this leads to the amplification of resistin effects promoting then insulin resistance at the neuronal level.Taken together, these results demonstrate that omega-3 fatty acids prevent saturated fat-induced inflammation and insulin resistance through resistin/TLR4 signaling thereby preventing insulin resistance.

Made available in DSpace on 2017-07-10T18:13:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Daiany Crystina Macagnan.pdf: 533832 bytes, checksum: 1ef92ef1a169ce21091effcd15916599 (MD5) Previous issue date: 2011-07-25 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The wastewater is generated daily in all the activities that need water in their process, whether health activities for residential and commercial or manufacturing processes of enterprises. This study evaluated the efficiency of the microalgae Scenedesmus in nitrogen and phosphorus removing from brewery wastewater. Two experiments were conducted at different times in three replicates of each one packaged in boxes of fiberglass 100L. Each treatment was made for a completely randomized design with three different concentrations of wastewater. The collect of wastewater was made at different times. The medium was constituted of 80L of wastewater and five liters of inoculated culture of microalgae Scenedesmus sp. We evaluated the growth curve, phosphate and nitrogen compounds removal, the correlation between the removal of compounds with algal growth, yield and protein biomass. Higher algal density was observed in the treatment 6 (T6) medium with 776 x 104 cells / mL and all treatments had high coefficients of determination (R2) ranging from 0.87 to 0.99 in T4 at T6. In the experiment 1 the removal of the compounds in the treatments occurred in 17 days. In experiment 2 the nitrate removed in 17 days in all treatments and orthophosphate and phosphorus removal occurred between nine to 24 days. Generally, the correlations ranged from moderate to strong, with the exception of total phosphorus in T4 which showed a weak correlation (-0.08).The biomass and crude protein in experiment 1 ranged from 0.15 to 0.19 g / L and 19 to 27% respectively, while those in experiment 2 ranged from 0.12 to 0.19 g / L and 34 to 46% protein. It is concluded that biological treatment from microalgae is able to reduce the nitrate, phosphorus and orthophosphate present in the brewery wastewater, producing biomass with high protein values. / As águas residuárias são geradas diariamente em todas as atividades que necessitam de água em seu processo, sejam elas atividades sanitárias residenciais e comerciais ou pelos processos produtivos das empresas. Neste trabalho avaliou-se a eficiência do gênero de microalgas Scenedesmus na remoção de compostos nitrogenados e fosfatados de efluente de cervejaria. Foram realizados dois experimentos em períodos diferentes e cada um tratou-se de um delineamento inteiramente casualizado com três concentrações de efluente de cervejaria oriundos de coletas em horários diferentes e três repetições de cada tratamento acondicionados em caixas de fibra de vidro de 100L. Em cada unidade experimental foram adicionados 80L de efluente e inoculados cinco litros de cultura de microalga Scenedesmus sp. Avaliaram-se a curva de crescimento, a remoção dos compostos fosfatados e nitrogenados, a correlação entre a remoção dos compostos com o crescimento algal, o rendimento e a proteína da biomassa. A maior densidade algal observada foi no tratamento 6 (T6) com média 776 x 104 cél./mL e todos os tratamentos apresentaram altos coeficientes de determinação (R2) variando de 0,87 em T4 a 0,99 em T6. A remoção dos compostos nos tratamentos do experimento 1 ocorreram em 17 dias. No experimento 2 houve remoção do nitrato em 17 dias em todos os tratamentos e as remoções do ortofosfato e do fósforo variaram de nove a 24 dias. De modo geral as correlações variaram de moderada a forte, com exceção do fósforo total em T4 que mostrou correlação fraca (-0,08). Os rendimentos da biomassa e proteína bruta no experimento 1 variaram de 0,15 a 0,19g/L e de 19 a 27% de proteína, enquanto no experimento 2 esses valores variaram de 0,12 a 0,19g/L e de 34 a 46% de proteína. Conclui-se que esse tratamento biológico a partir de microalgas é capaz de reduzir os teores de nitrato, fósforo e ortofosfato presentes no efluente de cervejaria, gerando biomassa com altos valores protéicos.

Fundação Carlos Chagas Filho de Amparo a Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / A aplicabilidade de um método selecionado de medição indireta de vitelogenina (Vtg) em plasma sanguíneo de peixe, baseado na quantificação de fosfato álcali-lábil (alkali-labile phosphate-ALP) para acessar estrogenicidade em água, foi investigada na presente tese. O método foi originalmente desenvolvido para a espécie de peixe Carassius carassius (Carpa cruciana) e aplicado pela primeira vez na espécie Oreochromis niloticus (Tilápia do Nilo) no presente estudo. Com o objetivo de acessar a sensibilidade do método, em uma primeira etapa da investigação foram realizados estudos laboratoriais com soluções estoques de 17-ethinylestradiol (EE2), 17-estradiol (E2), e estrona (E1). Os efeitos destes hormônios foram investigados com base tanto na concentração quanto na carga, utilizando-se para tanto, unidades experimentais com volumes distintos (2 L e 130 L). Após a validação do método de ALP, a estrogenicidade foi avaliada nas seguintes águas contaminadas: (i) afluente e efluente de uma grande estação de tratamento de esgotos convencional (ETE) e de uma estação descentralizada de tratamento de esgoto de pequeno porte (Ecossistema Engenheirado-DEE); (ii) água superficial (SW) e água subterrânea (GW) coletadas em uma área de brejo contaminada com gasolina; (iii) água de uma lagoa urbana (LRF) da cidade do Rio de Janeiro, com alta densidade populacional e descarte clandestino de esgoto. Na segunda etapa foram analisados em microalgas os efeitos (outros que não disrupção endócrina) causados pelos hormônios EE2, E2 e E1. Os hormônios foram testados individualmente e em misturas, em culturas individuais e combinada (S+) das espécies de microalgas unicelulares P. subcapitata e D. subspicatus. Com base nos níveis de ALP para a espécie de peixe e no EC50 para as espécies de algas, os resultados mostraram que o EE2 e o E2 causaram disrupção endócrina superior e foram mais tóxicos do que o E1 para peixes e microalgas respectivamente. Quando em misturas (E+) de concentrações equivalentes (EE2:E2:E1), os estrogênios resultaram em efeito aditivo para as espécies O. niloticus e P. subcapitata, e menos que aditivo para D. subspicatus e cultivo misto de algas (S+). Culturas contendo ambas as espécies de algas (S+) por um longo período de exposição (96 h) resultaram na atenuação dos efeitos tóxicos causados pela exposição, tanto individual (EE2, E2 ou E1), quanto na mistura (E+) dos estrogênios, medidos em termos de EC50 (T0h 0,07; 0,09; 0,18; e 0,06 g mL-1; e T96h 1,29; 1,87; 5,58; e 4,61 g mL-1, respectivamente). O DEE apresentou uma maior eficiência na remoção dos disrutores endócrinos do que a ETE convencional. Foi detectada estrogenicidade em amostras da LRF, e de água SW e GW em área brejosa contaminada com gasolina. Os resultados dos ensaios sugerem que as interações (efeitos aditivos ou menos que aditivo) causadas pela mistura dos estrogênios assim como, as interações entre as espécies de algas afetaram o resultado final dos ensaios ecotoxicológicos. Um fator raramente abordado em estudos ecotoxicológicos que foi destacado na presente tese refere-se à importância de considerar não somente a concentração e a dosagem, mas também a carga aplicada e o volume das unidades experimentais. Devido à boa sensibilidade do O. niloticus quando exposto às concentrações relativamente baixas dos estrogênios, a combinação do método de ALP com os biomarcadores auxiliares (particularmente MN) pode ser um protocolo adequado para a detecção de estogenicidade e genotoxicidade respectivamente em diferentes ambiente aquáticos contaminados, como parte de um programa de monitoramento ambiental / The applicability of one selected method for indirect measurement of vitellogenin (Vtg) in fish plasma based on the quantification of alkali-labile phosphates (ALP method) to assess estrogenicity in water was investigated. The ALP method applied in this investigation was originally developed with Carassius carassius (Crucian carps). This thesis describes the first attempt of using this method with Oreochromis niloticus (Nile tilapia). In a first part of the investigation, laboratory studies were conducted with water spiked with 17-ethinylestradiol (EE2), 17-estradiol (E2), and estrone (E1) in order to assess the method sensitivity. The effects of these estrogens were investigated on the basis of both load and concentration, using experimental units with two different volumes (2 L and 130 L). After validation of the method, the estrogenicity of the following contaminated waters was assessed: (i) affluent and effluent of one large conventional municipal wastewater treatment plant (WWTP) and one small decentralized wastewater treatment plant (Decentralized Engineered Ecosystem-DEE); (ii) surface water (SW) and groundwater (GW) obtained from a gasoline-contaminated marshland; (iii) samples from a urban lagoon (LRF) located in Rio de Janeiro city with high density population and clandestine sewage discharge. An additional goal of the thesis was to assess the effect (other than endocrine disruption) caused by EE2, E2 and E1 to microalgae. Assays with single and mixed estrogens and single and combined cultures (S+) of the green microalgae P. subcapitata and D. subspicatus were carried out. The results have shown that EE2 and E2 were more estrogenic and toxic than E1 to the fishes and to the microalgae respectively. Mixed solutions of estrogens (E+) in equal proportions (EE2:E2:E1) resulted in additive effect on O. niloticus and P. subcapitata and less-than-additive effect on D. subspicatus and S+ measured as ALP (for fish) and EC50 (for microalgae). Combined cultivation of both algae species and longer exposure time (96 h) resulted in attenuation of the toxic effects caused by single (EE2, E2 or E1) and mixed (E+) estrogens according to EC50 (T0h 0.07, 0.09, 0.18, and 0.06 g mL-1; and T96h 1.29, 1.87, 5.58, and 4.61 g mL-1, respectively). The decentralized engineered ecosystem was more efficient than the conventional WWTP regarding estrogenicity removal from the final effluent. Estrogenicity was detected in some samples of the LRF and the SW and GW of the gasoline-contaminated marshland. Therefore, the investigations suggested that interactions (additive and less-than additive effect) take place when different estrogens are present in the water environment and interactions also occur between algae species, which affect the final toxicity. Additionally, the study highlighted the importance of taking into account not only concentration and dose regime but also the mass load and therefore, the volume used in the experimental units, which are rarely addressed in ecotoxicity assays. Considering the good sensitivity of O. niloticus exposed to relatively low concentrations of estrogens, the combination of the ALP method with auxiliary biomarkers (particularly MN) can be a suitable protocol for estrogenicity and genotoxicity detection in different contaminated waters as part of water environmental monitoring programs

Fundação Carlos Chagas Filho de Amparo a Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / A aplicabilidade de um método selecionado de medição indireta de vitelogenina (Vtg) em plasma sanguíneo de peixe, baseado na quantificação de fosfato álcali-lábil (alkali-labile phosphate-ALP) para acessar estrogenicidade em água, foi investigada na presente tese. O método foi originalmente desenvolvido para a espécie de peixe Carassius carassius (Carpa cruciana) e aplicado pela primeira vez na espécie Oreochromis niloticus (Tilápia do Nilo) no presente estudo. Com o objetivo de acessar a sensibilidade do método, em uma primeira etapa da investigação foram realizados estudos laboratoriais com soluções estoques de 17-ethinylestradiol (EE2), 17-estradiol (E2), e estrona (E1). Os efeitos destes hormônios foram investigados com base tanto na concentração quanto na carga, utilizando-se para tanto, unidades experimentais com volumes distintos (2 L e 130 L). Após a validação do método de ALP, a estrogenicidade foi avaliada nas seguintes águas contaminadas: (i) afluente e efluente de uma grande estação de tratamento de esgotos convencional (ETE) e de uma estação descentralizada de tratamento de esgoto de pequeno porte (Ecossistema Engenheirado-DEE); (ii) água superficial (SW) e água subterrânea (GW) coletadas em uma área de brejo contaminada com gasolina; (iii) água de uma lagoa urbana (LRF) da cidade do Rio de Janeiro, com alta densidade populacional e descarte clandestino de esgoto. Na segunda etapa foram analisados em microalgas os efeitos (outros que não disrupção endócrina) causados pelos hormônios EE2, E2 e E1. Os hormônios foram testados individualmente e em misturas, em culturas individuais e combinada (S+) das espécies de microalgas unicelulares P. subcapitata e D. subspicatus. Com base nos níveis de ALP para a espécie de peixe e no EC50 para as espécies de algas, os resultados mostraram que o EE2 e o E2 causaram disrupção endócrina superior e foram mais tóxicos do que o E1 para peixes e microalgas respectivamente. Quando em misturas (E+) de concentrações equivalentes (EE2:E2:E1), os estrogênios resultaram em efeito aditivo para as espécies O. niloticus e P. subcapitata, e menos que aditivo para D. subspicatus e cultivo misto de algas (S+). Culturas contendo ambas as espécies de algas (S+) por um longo período de exposição (96 h) resultaram na atenuação dos efeitos tóxicos causados pela exposição, tanto individual (EE2, E2 ou E1), quanto na mistura (E+) dos estrogênios, medidos em termos de EC50 (T0h 0,07; 0,09; 0,18; e 0,06 g mL-1; e T96h 1,29; 1,87; 5,58; e 4,61 g mL-1, respectivamente). O DEE apresentou uma maior eficiência na remoção dos disrutores endócrinos do que a ETE convencional. Foi detectada estrogenicidade em amostras da LRF, e de água SW e GW em área brejosa contaminada com gasolina. Os resultados dos ensaios sugerem que as interações (efeitos aditivos ou menos que aditivo) causadas pela mistura dos estrogênios assim como, as interações entre as espécies de algas afetaram o resultado final dos ensaios ecotoxicológicos. Um fator raramente abordado em estudos ecotoxicológicos que foi destacado na presente tese refere-se à importância de considerar não somente a concentração e a dosagem, mas também a carga aplicada e o volume das unidades experimentais. Devido à boa sensibilidade do O. niloticus quando exposto às concentrações relativamente baixas dos estrogênios, a combinação do método de ALP com os biomarcadores auxiliares (particularmente MN) pode ser um protocolo adequado para a detecção de estogenicidade e genotoxicidade respectivamente em diferentes ambiente aquáticos contaminados, como parte de um programa de monitoramento ambiental / The applicability of one selected method for indirect measurement of vitellogenin (Vtg) in fish plasma based on the quantification of alkali-labile phosphates (ALP method) to assess estrogenicity in water was investigated. The ALP method applied in this investigation was originally developed with Carassius carassius (Crucian carps). This thesis describes the first attempt of using this method with Oreochromis niloticus (Nile tilapia). In a first part of the investigation, laboratory studies were conducted with water spiked with 17-ethinylestradiol (EE2), 17-estradiol (E2), and estrone (E1) in order to assess the method sensitivity. The effects of these estrogens were investigated on the basis of both load and concentration, using experimental units with two different volumes (2 L and 130 L). After validation of the method, the estrogenicity of the following contaminated waters was assessed: (i) affluent and effluent of one large conventional municipal wastewater treatment plant (WWTP) and one small decentralized wastewater treatment plant (Decentralized Engineered Ecosystem-DEE); (ii) surface water (SW) and groundwater (GW) obtained from a gasoline-contaminated marshland; (iii) samples from a urban lagoon (LRF) located in Rio de Janeiro city with high density population and clandestine sewage discharge. An additional goal of the thesis was to assess the effect (other than endocrine disruption) caused by EE2, E2 and E1 to microalgae. Assays with single and mixed estrogens and single and combined cultures (S+) of the green microalgae P. subcapitata and D. subspicatus were carried out. The results have shown that EE2 and E2 were more estrogenic and toxic than E1 to the fishes and to the microalgae respectively. Mixed solutions of estrogens (E+) in equal proportions (EE2:E2:E1) resulted in additive effect on O. niloticus and P. subcapitata and less-than-additive effect on D. subspicatus and S+ measured as ALP (for fish) and EC50 (for microalgae). Combined cultivation of both algae species and longer exposure time (96 h) resulted in attenuation of the toxic effects caused by single (EE2, E2 or E1) and mixed (E+) estrogens according to EC50 (T0h 0.07, 0.09, 0.18, and 0.06 g mL-1; and T96h 1.29, 1.87, 5.58, and 4.61 g mL-1, respectively). The decentralized engineered ecosystem was more efficient than the conventional WWTP regarding estrogenicity removal from the final effluent. Estrogenicity was detected in some samples of the LRF and the SW and GW of the gasoline-contaminated marshland. Therefore, the investigations suggested that interactions (additive and less-than additive effect) take place when different estrogens are present in the water environment and interactions also occur between algae species, which affect the final toxicity. Additionally, the study highlighted the importance of taking into account not only concentration and dose regime but also the mass load and therefore, the volume used in the experimental units, which are rarely addressed in ecotoxicity assays. Considering the good sensitivity of O. niloticus exposed to relatively low concentrations of estrogens, the combination of the ALP method with auxiliary biomarkers (particularly MN) can be a suitable protocol for estrogenicity and genotoxicity detection in different contaminated waters as part of water environmental monitoring programs