Made available in DSpace on 2011-05-04T12:36:28Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010 / Neste trabalho foi realizada a caracterização genética de populações do boto-cinza (Sotalia guianensis), espécie apontada como potencial sentinela por ser um dos mamíferos aquáticos mais comuns na zona costeira do estado do Rio de Janeiro, umaárea de intensa atividade antrópica. Foram analisadas 29 amostras do Rio de Janeiro, 9 do Pará e 41 do Amapá. Para as análises moleculares e populacionais foram sequenciados o gene mitocondrial citocromo b (citb) e parte da região controladora do DNA mitocondrial. A análise do citb revelou a existência de 10 haplótipos sendo apenas um deles compartilhado pelas três populações. No entanto, a análise do D-Loop revelou 20 haplótipos sendo que nenhum destes foi compartilhado pelas três populações. A diversidade nucleotídica do citb encontrada nas populações do norte foi aproximadamente três vezes maior que a encontrada para o Rio de Janeiro, e adiversidade haplotípica foi apenas um pouco maior nas populações do norte em relação a encontrada para o Rio de Janeiro. Já para o D-Loop esta diferença foi ainda maior, sendo a diversidade nucleotídica do Rio de Janeiro aproximadamente nove vezes menorque das populações do norte, e a diversidade haplotípica três vezes menor. Os valores de FST par a par foram significativos para os dois marcadores moleculares indicando aexistência de estruturação entre as populações do norte e do Rio de Janeiro. O teste de Mantel não foi significativo para os dois marcadores embora o modelo de isolamento por distância seja condizente com o reduzido deslocamento realizado pelo boto-cinza de aproximadamente 30 Km. Os resultados das análises demográficas e a topologia encontrada na rede de median-joining sugerem que a população do Rio de Janeiro sofreu um processo de expansão demográfica recente e consequentemente, uma redução ancestral da variabilidade genética do boto-cinza através de efeito fundador. Através dos resultados deste estudo concluímos que a precária condição de saúde do boto-cinza que vem sendo relatada principalmente para o sul e sudeste do Brasil, pode estar sendo agravada pela baixa variabilidade genética encontrada nesta população como consequência da redução da capacidade adaptativa da espécie. / The aim of this study was to genetically characterize populations of the guiana dolphin (Sotalia guianensis), a species considered as a good candidate to use as a marine sentinel in the coastal of Rio de Janeiro, an area of intense human activity. We analyzed 29 samples from Rio de Janeiro, 9 samples from Pará and 41 from Amapá. For the molecular analysis were sequenced the mitochondrial cytochrome b gene (citb) and part of the control region of mitochondrial DNA (D-Loop). The analysis of citb revealed 10 haplotypes and only one shared by the three populations. However, analysis of the Dloop revealed 20 haplotypes and none of them were shared by the three populations. The citb nucleotide diversity found in northern populations was approximately three times higher than that found in Rio de Janeiro, and the haplotype diversity was only slightly higher in northern populations in relation to observed for Rio de Janeiro. DLoop analysis showed that this difference was even greater, the nucleotide diversity of Rio de Janeiro was about nine times lower than that of northern populations, and haplotype diversity was three times smaller. The pairwise FST was significant for the two molecular markers indicating the existence of population structure among Rio de Janeiro and the northern populations. In the AMOVA, ФST showed that the greatest genetic variability of citb was found within populations, but the D-Loop analysis, ФST and ФCT indicated that genetic variability occurs in the same proportion between groups and within populations. The Mantel test was not significant for both markers although the model of isolation by distance is consistent with the limited movement performed by the guiana dolphin, that was about 30 Km. Results of demographic analysis and the topology found in the median-joining network suggests that Rio de Janeiro population experienced a recent demographic expansion process and therefore a reduction of the ancestral genetic variability of guiana dolphin through founder effects. We concluded that the precarious condition of health of the guiana dolphin may be being exacerbated by low genetic variability found in this population as a consequence of reduced adaptive capacity of the species.

INTRODUÇÃO: A atrofia muscular induzida pela insuficiência cardíaca (IC) está associada à intolerância ao exercício físico e ao mau prognóstico. Compreender os mecanismos moleculares envolvidos nessa atrofia pode contribuir para o desenvolvimento de estratégias terapêuticas para prevenir ou tratar tal condição. Tem sido demonstrado que o sistema proteolítico lisossomal/autofágico é um importante mecanismo de manutenção da massa muscular. Entretanto, o papel desse sistema no desenvolvimento da miopatia esquelética induzida pela IC ainda não havia sido abordado. Assim, o objetivo do presente estudo foi avaliar a atuação de componentes do sistema lisossomal/autofágico na musculatura esquelética de ratos submetidos ao infarto do miocárdio (IM). MÉTODOS: Cirurgias de IM e fictícia (Sham) foram realizadas em ratos Wistar, e doze semanas após os procedimentos cirúrgicos foram avaliados parâmetros ecocardiográficos, tolerância ao exercício físico e histologia dos tecidos cardíaco e muscular esquelético. Componentes do sistema proteolítico lisossomal/autofágico na musculatura esquelética foram avaliados por meio de expressão gênica (qRT-PCR) e proteica (Western Blotting) e atividade enzimática. RESULTADOS: Ratos IM apresentaram intolerância ao esforço físico, disfunção e dilatação ventricular esquerda e edema pulmonar, o que evidencia a presença de IC. Foi observado aumento da expressão gênica de GABARAPL1, ATG7, BNIP3, CTSL1 e LAMP2 no músculo glicolítico plantar, enquanto nenhuma alteração foi observada no músculo oxidativo sóleo, embora ambos os músculos tenham apresentado atrofia. Ainda, o IM promoveu no músculo plantar aumento da expressão proteica de Bnip3 e Fis1, maior atividade enzimática da Catepsina L e maior acúmulo de hidroperóxidos lipídicos. CONCLUSÕES: Nossos resultados evidenciam demonstram aumento da transcrição de genes relacionados à autofagia na atrofia do músculo plantar induzida por IM, mas não na atrofia do músculo sóleo. Assim, genes autofágicos são regulados de forma diferenciada em músculos atróficos compostos por diferentes tipos de fibras e características metabólicas. Ainda, alterações em componentes do sistema lisossomal/autofágico no músculo plantar indicam aumento da autofagia de mitocôndrias (mitofagia), o que parece ter contribuído para a atrofia deste músculo e para a intolerância ao exercício físico induzida pela IC / INTRODUCTION: Heart failure (HF)-induced skeletal muscle atrophy is often associated to exercise intolerance and poor prognosis. Better understanding the molecular mechanisms underlying HF-induced muscle atrophy may contribute to the development of pharmacological strategies to prevent or treat such condition. It has been shown that autophagy-lysosome system is an important mechanism for maintenance of muscle mass. However, its role in HF-induced myopathy has not been addressed yet. Therefore, the aim of present study was to evaluate the relative role of the main autophagy-related genes in myocardial infarction (MI)-induced muscle atrophy in rats. METHODS: Wistar rats underwent MI or sham surgeries, and after 12 weeks were submitted to echocardiography, exercise tolerance and histology evaluations. Lysosomal/autophagic proteolytic system components were depicted in skeletal muscle by gene (qRT-PCR) and protein (Western Blotting) expression analysis, and enzymatic activity. RESULTS: MI rats displayed exercise intolerance, left ventricle dysfunction and dilation suggesting the presence of HF. The key finding of the present study is that upregulation of autophagy-related genes (GABARAPL1, ATG7, BNIP3, CTSL1 and LAMP2) was observed only in plantaris while muscle atrophy was depicted in both soleus and plantaris muscles. Furthermore, MI induced higher Bnip3 and Fis1 protein expression, and increased cathepsin L activity and lipid hydroperoxides levels in plantaris muscle. CONCLUSIONS: Altogether our results provide evidence for transcriptional overexpression of autophagy-related genes in MI-induced plantaris atrophy but not soleus atrophy. Therefore, autophagy-related genes are differentially regulated in atrophic muscles comprising different fiber-types and metabolic characteristics. Moreover, changes in lysosomal/autophagic system components in the plantaris muscle indicate increased mitochondrial autophagy (mitophagy), which seems to have contributed to HF-induced plantaris atrophy and exercise intolerance

The Amazon basin has about 7000 km2 of extension and a vast biodiversity providing an ichthyofauna of approximately 5000 species of fish. Myxozoan parasites cause diseases in fish in both the natural environment and the breeding systemand they are responsible for high mortality rates. Myxozoans show a great diversity of species with some of them, highly pathogenic and, therefore, have been receiving attention of the researchers. In Brazil, due to the great diversity of fish species, the study of these parasites has been gaining the attention of the researchers, focusing on diversity, biology and parasite-host interaction. In this context, the objective of this work was to explore the parasite diversity of the Myxozoa subphylum, through morphological and molecular analyses of myxosporean parasites of Amazonian fish, important for the food market such as Colossoma macropomum (tambaqui) and Piaractus brachypomus (pirapitinga). For the taxonomic study, morphological analyses were performed using light microscopy and molecular analyses using ssrDNA. The fish were captured in the Amazon basin, in the Tapajós and Solimões Rivers, Santarém, PA and Manaus, AM, respectively. Two new myxosporean species, Myxobolus n. sp. 1 and Myxobolus n. sp. 2, were described infecting C. macropomum, based on morphological and molecular data. Myxobolus colossomatis, found infecting C. macropomum, was considered a distinct species of Myxobolus cf. colossomatis described in Piaractus mesopotamicus, through molecular and phylogenetic data. For P. brachypomus four new species were described. Henneguya n. sp. 1 and Myxobolus n. sp. 3, were described through of morphological, histological, ultra-structural and molecular analyses. Henneguya n. sp. 2 and Myxobolus n. sp. 4 were described based in morphological and molecular data. After observing the mitochondrial behavior of myxospores through electron microscopy studies, we performed an experiment of mitochondrial fluorescence microscopy and the results showed that few Henneguya sp. myxospores presented labeling for mitochondrial activity. / A bacia Amazônica tem cerca de 7000 km2 de extensão e uma vasta biodiversidade abrigando uma ictiofauna de, aproximadamente, 5000 espécies de peixes. Parasitos mixozoários são causadores de doenças em peixes de ambiente natural e de sistemas de criação sendo responsáveis por altas taxas de mortalidade. Mixosporídeos apresentam uma grande diversidade de espécies com algumas destas, altamente patogênicas e, por isso, vêm recebendo atenção dos pesquisadores. No Brasil, devido à grande diversidade de espécies de peixes, o estudo destes parasitos vem ganhando cada vez mais destaque, com foco para a diversidade, biologia e a interação parasito-hospedeiro. Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi explorar a diversidade de parasitos do subfilo Myxozoa, através de análises morfológicas e moleculares de mixosporídeos parasitos de peixes amazônicos, importantes para o mercado de alimentos como Colossoma macropomum (tambaqui) e Piaractus brachypomus (pirapitinga). Para o estudo taxonômico foram realizadas análises morfológicas, utilizando microscopia de luz, e análises moleculares utilizando o sequenciamento do ssrDNA. Os peixes foram capturados na bacia Amazônica, nos rios Tapajós e Solimões, Santarém, PA e Manaus, AM, respectivamente. Duas novas espécies de mixosporídeos, Myxobolus sp. n. 1 e Myxobolus sp. n. 2, foram descritas infectando C. macropomum, baseado em dados morfológicos e moleculares. Myxobolus colossomatis encontrada infectando C. macropomum foi considerada uma espécie distinta de Myxobolus cf. colossomatis descrita em Piaractus mesopotamicus, através de dados moleculares e filogenéticos. Para P. brachypomus quatro novas espécies foram descritas. Henneguya sp. n. 1 e Myxobolus sp. n. 3 foram descritas através de análises morfológicas, histológicas, ultra-estruturais e moleculares. Henneguya sp. n. 2 e Myxobolus sp. n. 4 foram descritas baseadas em dados morfológicos e moleculares. Após a observação do comportamento mitocondrial de mixosporídeos através de estudos de microscopia eletrônica, nós realizamos um experimento de microscopia de fluorescência mitocondrial e os resultados obtidos demonstraram que poucos mixosporos de Henneguya sp. apresentaram marcação para a atividade mitocondrial.

As distrofias musculares de cinturas (DMC) representam um grupo heterogêneo de desordens hereditárias e degenerativas da musculatura esquelética, com evolução progressiva, caracterizadas principalmente pelo acometimento predominante das cinturas escapular e/ou pélvica. São classificadas de acordo com o padrão de herança e o gene envolvido, podendo ser autossômicas dominantes ou autossômicas recessivas. Embora as disfunções mitocondriais tenham sido pouco descritas nas DMC, alguns estudos apresentaram evidências morfológicas e bioquímicas de alterações secundárias na cadeia respiratória mitocondrial. As razões envolvidas em tais disfunções na DMC permanecem pouco compreendidas. Portanto, é imprescindível uma caracterização detalhada da disfunção mitocondrial nos pacientes com DMC para uma melhor compreensão dos processos fisiopatológicos envolvidos na doença. Os objetivos do estudo foram: quantificar a CoQ10 em fragmentos do músculo esquelético de pacientes com DMC; quantificar a atividade enzimática de cada complexo da cadeia respiratória isoladamente; quantificar a atividade dos complexos II+III em conjunto como avaliação indireta da CoQ10; verificar a relação entre a área relativa de fibras musculares no fragmento de biópsia e o grau de disfunção mitocondrial nesses fragmentos; correlacionar a função mitocondrial com parâmetros clínicos de pacientes com DMC. Participaram do estudo 21 pacientes com DMC e 9 controles saudáveis. Os parâmetros clínicos incluídos foram idade no momento da biópsia, idade de início dos sintomas e tempo de evolução da doença. A análise do metabolismo mitocondrial foi realizada por: quantificação da coenzima Q10 nos fragmentos de biópsia muscular e quantificação da atividade dos complexos enzimáticos mitocondriais I, II, III, II+III e IV da cadeia respiratória e da enzima da matriz mitocondrial citrato sintase. Foram correlacionados os parâmetros clínicos, a proporção de fibras na biópsia muscular e os resultados das análises bioquímicas para a caracterização da função mitocondrial. A média dos pacientes com DMC em relação à idade no momento da biópsia, início dos sintomas e tempo de evolução da doença foi de 28,9 anos (DP ±11,7), 16,7 anos (DP ±10,3) e 12,1 anos (DP ±10,9), respectivamente. O grupo controle apresentou média de idade no momento da biópsia de 29,6 anos (DP ±10,3). A dosagem média de CoQ10 nos fragmentos de biópsia de pacientes com DMC foi de 17,9 µg/g de tecido (DP ±9,2) e nos fragmentos dos controles foi de 29,5 µg/g de tecido (DP ±4,4). Não foi observada alteração das atividades isoladas dos complexos enzimáticos da cadeia respiratória. Houve deficiência da atividade do conjunto de complexos II+III nos pacientes com DMC. A média da área ocupada por fibras musculares nos pacientes com DMC foi de 58,5% (DP ±26,1%) e nos controles foi de 76,35% (DP ±1,9%). Observou-se correlação moderada entre a quantidade de CoQ10 e a área relativa de fibras musculares (r= 0,57 e p= 0,007). Não houve correlação da CoQ10 com os parâmetros clínicos. No presente estudo, concluímos que existe uma deficiência secundária de CoQ10 em pacientes com DMC, sendo um achado importante para melhor entendimento do acometimento mitocondrial nessa doença e uma abordagem terapêutica mais eficaz. / The limb-girdle muscular dystrophy (LGMD) is a group of inherited and degenerative disorders of the skeletal muscle, with a progressive clinical course and predominant involvement of the scapular and/or pelvic girdles. They are classified according to the pattern of inheritance (autosomal dominant or autosomal recessive) and the gene involved. Mitochondrial dysfunction has been reported in the LGMD, some studies have described morphological and biochemical evidences of secondary mitochondrial respiratory chain alterations in patients with LGMD. The reasons involved in such dysfunctions in the LGMD remain poorly understood. Therefore, a detailed characterization of the mitochondrial dysfunction in patients with LGMD allows a better understanding of the pathophysiological processes involved in the disease. Therefore, a detailed characterization of mitochondrial dysfunction in patients with LGMD is essential for a better understanding of the pathophysiological processes involved in the disease. The purposes of the study were: to quantify CoQ10 in fragments of muscle biopsy of patients with LGMD; quantify the enzymatic activity of each respiratory chain complex isolated; quantify the activity of the II + III complexes together as an indirect measure of CoQ10; to verify the relation between the relative area of muscular fibers in the fragment of biopsy and the degree of mitochondrial dysfunction in these fragments; correlate mitochondrial function with clinical parameters of patients with LGMD. Twenty-one patients with LGMD and nine healthy controls participated in the study. The clinical parameters included were age at the time of biopsy, age of onset of symptoms and time of disease progression. The analysis of mitochondrial metabolism was performed by: quantification of CoQ10 in the muscle biopsy fragments and quantification of the activity of the mitochondrial enzyme complexes I, II, III, II + III and IV of the respiratory chain and the enzyme of the mitochondrial matrix citrate synthase. We analyzed the correlation of the clinical parameters, the proportion of fibers in the muscle biopsy and the results of the biochemical analyzes for the characterization of the mitochondrial function. For the LGMD groups, the mean age at the time of biopsy, onset of symptoms and disease duration was 28.9 years (SD ± 11.7), 16.7 years (SD ± 10.3) and 12.1 years (SD ± 10.9), respectively. The control group presented a mean age at the time of biopsy of 29.6 years (SD ± 10.3). The mean CoQ10 dosage in the biopsy specimens of patients with LGMD was 17.9 ?g / g tissue (SD ± 9.2) and in the fragments of the controls was 29.5 ?g / g tissue (SD ± 4, 4). No alterations were observed in the isolated activities of the enzymatic complexes of the respiratory chain. There was a deficiency of the activity of complexes II + III in patients with LGMD. The mean area occupied by muscle fibers in patients with LGMD was 58.5% (SD ± 26.1%) and in controls it was 76.35% (SD ± 1.9%). A moderate correlation was observed between the amount of CoQ10 and the relative area of muscle fibers (r = 0.57 and p = 0.007). There was no correlation of CoQ10 with clinical parameters. In the present study, we conclude that there is a secondary deficiency of CoQ10 in patients with LGMD, which has important implications in the understanding of mitochondrial involvement in this group of diseases and the development of a more effective therapeutic approach.

O balanço redox em mitocôndrias de mamíferos é realizado pelo transportador de aspartato-glutamato (AGC), o qual é o principal mecanismo para o movimento de equivalentes redutores na forma de NADH. A citrulinemia do tipo II (CTLN2) é uma doença autossômica recessiva de início tardio, causada por mutações no gene SLC25A13 que codifica a citrina. A citrina é uma isoforma do transportador AGC e catalisa o transporte de glutamato citosólico através da troca com o aspartato mitocondrial, o qual será utilizado no ciclo da ureia. A CTLN2 promove uma deficiência no ciclo da ureia e consequente hiperamonemia. A deficiência da citrina promove um aumento da razão NADH/NAD+ citosólica. O aumento dessa razão inibe a glicólise e a gliconeogênese. O desenvolvimento de modelo in vitro da CTLN2 é importante para estudos do mecanismo da doença e de novas terapias. A expressão heteróloga de proteínas entre diferentes reinos tem sido utilizado como uma forma de corrigir algumas doenças mitocondriais. Estudos bioquímicos e moleculares em nosso laboratório demonstraram a presença de um transportador mitocondrial de nicotinamida adenina dinucleotídeo (Ndt1) em Aspergillus fumigatus. Ndt1 realiza o transporte de NAD+ citosólico para a matriz mitocondrial, sendo dessa forma uma proteína importante para manter o balanço redox em A. fumigatus. Assim, o objetivo deste trabalho foi obter uma linhagem de células de mamífero HEK293 com knockdown para o gene SLC25A13, ou seja, um modelo in vitro de CTLN2 e a expressão heteróloga da proteína Ndt1 como uma forma de recuperação do metabolismo. As células com knockdown para o gene SLC25A13 apresentaram um aumento da razão NADH/NAD+ citosólico, redução da glicólise, redução da concentração da ureia e aumento da concentração de amônia. A expressão de Ndt1 foi capaz de reduzir a razão NADH/NAD+ citosólico e recuperou a atividade glicolítica. Entretanto, a expressão de Ndt1 não foi capaz de aumentar a concentração de ureia e reduzir a concentração de amônia causadas pela CTLN2. Dessa forma, nossos resultados sugerem que a expressão da proteína Ndt1 em células de mamíferos recupera o metabolismo mitocondrial e atividade glicolítica das células com CTLN2, mas não melhora o ciclo da ureia e o aumento da concentração de amônia. / Redox balance in mammalian mitochondria is performed by the aspartate-glutamate carrier (AGC), which is the main mechanism for the movement of reducing equivalents in the form of NADH.Type II citrullinemia (CTLN2) is an adult-onset autosomal recessive disease caused by mutations in SLC25A13 gene, and that coding citrin. Citrin is an isoform of AGC and catalyzes the transport of cytosolic glutamate through exchange with mitochondrial aspartate. It will be used in the urea cycle. CTLN2 causes urea cycle deficiency and hyperammonemia. Citrin deficiency cause an increase in the cytosolic NADH/NAD+ ratio. The increase in this ratio inhibits glycolysis and gluconeogenesis. The development an in vitro CTLN2 model is important for new studies about the disease mechanism and new therapies. Heterologous expression of proteins from different organisms has been used to recover some mitochondrial diseases. Biochemical and molecular studies in our laboratory demonstrated the presence of a mitochondrial nicotinamide adenine dinucleotide transporter (Ndt1) in Aspergillus fumigatus. Ndt1 protein performs cytosolic NAD+ transport to the mitochondria matrix, thus being an important protein to keep the redox balance in A. fumigatus. Thus, the aim of this work was to obtain a line of HEK293 mammalian cells with knockdown for the SLC25A13 gene, an in vitro CTLN2 model and the heterologous expression of the Ndt1 protein as a form of metabolism recovery. Cells with citrin knockdown showed an increase of cytosolic NADH/NAD+ ratio, reduction of glycolysis, reduction of urea concentration, and increase of ammonia concentration. Expression of Ndt1 protein was able to reduce cytosolic NADH/NAD+ ratio and recovered the glycolytic activity. However, Ndt1 protein was not able to increase the urea concentration and reduce of ammonia concentration caused by CTLN2. Thus, our results suggest that expression of Ndt1 protein in mammal cells recovers the mitochondrial metabolism and glycolytic activity in CTLN2 cells but does not improve urea cycle and reduce ammonia concentration.

A terapia fotodinâmica (TFD) é uma modalidade de tratamento que utiliza um fotossensibilizador, luz e oxigênio para gerar espécies reativas de oxigênio capazes de induzir a morte de células indesejadas, como tumores e micro-organismos infecciosos. Nosso foco está na morte induzida por 1,9-dimetil azul de metileno fotoativado (TFD-DMMB). Este fotossensibilizador foi previamente estudado por nosso grupo. Foi mostrado que o DMMB se acumula em lisossomos e mitocôndrias, e danifica essas organelas após fotoativado. O DMMB em concentração nanomolar promove uma morte celular eficiente, que parece ser resultante do bloqueio da conclusão do processo autofágico, enquanto outros fotossensibilizadores geralmente são empregados na faixa de micromolar. Nosso objetivo neste trabalho foi investigar o mecanismo molecular da TFD-DMMB através do estudo do papel da proteína p53 nas respostas celulares à TFD-DMMB. Sendo uma proteína supressora tumoral, p53 participa de vários processos celulares em resposta a diferentes estresses. Para atingir nosso objetivo, utilizamos linhagens celulares HEK293T que expressam diferentes quantidades de p53, sendo uma linhagem knockdown para p53 (HEK293T-p53KD) e outra com expressão normal de p53 (HEK293T-SC, scramble). Após o tratamento com DMMB fotoativado, avaliamos a fototoxicidade, apoptose, dano no DNA, ciclo celular e autofagia. Nossos resultados mostram que, apesar de não observarmos a estabilização de p53, a TFDDMMB parece induzir a localização citoplasmática de p53, sugerindo que p53 citoplasmática participa da resposta celular à TFD-DMMB. A linhagem HEK293T-p53KD mostrou-se menos sensível à TFD-DMMB. Essa diferença foi explicada pelo acúmulo de células em sub- G1, indicativo de morte por apoptose, apenas na linhagem HEK293T-SC, que foi mais sensível ao tratamento. É possível que a atividade citoplasmática de p53 esteja relacionada com a indução de apoptose no nosso modelo. Em contraste aos efeitos de p53 na morte celular, encontramos respostas à TFD-DMMB independentes de p53 na parada do ciclo celular e autofagia. Observamos acúmulo de células na fase S do ciclo celular associado à fosforilação de CHK1 e H2AX, indicativo da ocorrência de estresse replicativo. A relação com a autofagia foi confirmada pelo acúmulo de vesículas ácidas e aumento dos níveis proteicos de LC3-II. Esses resultados indicam a indução ou o bloqueio da autofagia, entretanto não observamos um aumento simultâneo nos níveis de BECLIN-1, proteína importante para a iniciação da autofagia. Além disso, DMMB fotoativado resultou em dano seletivo no DNA mitocondrial (mtDNA), que não foi reparado em 24 horas. Desse modo, e baseado nos resultados preliminares do nosso grupo, propomos que a morte celular induzida por DMMB fotoativado é decorrente principalmente do bloqueio da resolução da via autofágica, comprometendo a eliminação de mitocôndrias danificadas e levando a alterações na dinâmica do ciclo celular. Nossos resultados sugerem que há respostas celulares à TFDDMMB dependentes e independentes de p53. Resultados similares foram obtidos para a linhagem HEK293, que é a linhagem parental de HEK293T. Do nosso conhecimento, a relocalização de p53 para o citoplasma, a habilidade em induzir dano seletivo no mtDNA e o bloqueio da progressão do ciclo celular na fase S são resultados inéditos decorrentes da TFDDMMB. O dano seletivo ao mtDNA torna o DMMB um modelo útil para estudos de mecanismos de resposta a dano no DNA específicos para a mitocôndria. / Photodynamic Therapy (PDT) is a treatment modality that uses a photosensitizer, light and oxygen to generate reactive oxygen species capable of inducing death of unwanted cells, such as cancer cells and infectious microorganisms. In this work, we are interested in studying death induced by 1,9-dimethylmethylene blue as a photosensitizer by PDT (DMMB-PDT). This photosensitizer has been previously studied by our group. It has been shown that DMMB accumulates within lysosomes and mitochondria, and damages these organelles after photoactivation. In this case, cell death is believed to be a result from the impairment of autophagy. DMMB at nanomolar concentration promotes efficient cell death, while other photosensitizers are usually employed in the micromolar range. The aim of this work is to investigate the molecular mechanism of DMMB-PDT action through the study of p53 protein role over the cell response to DMMB-PDT. Being a tumor suppressor protein, p53 participates in several cellular processes in response to different stresses. To achieve our goal, we used HEK293T cell lines that express different amounts of p53: a p53 knockout cell line (HEK293T-p53KD) and a normal cell line (HEK293T-SC, scramble). After treatment with photoactivated DMMB, we evaluated phototoxicity, apoptosis, DNA damage, cell cycle, and autophagy. Our results showed that, although we did not observe p53 stabilization, DMMBPDT seems to induce the cytoplasmic localization of p53, suggesting that cytoplasmic p53 participates in the cell response to DMMB-PDT. The HEK293T-p53KD cell line was less sensitive to DMMB-PDT. This difference could be explained by the level of sub-G1 accumulation suggestive of apoptosis that was only observed for HEK293T-SC cell line, which was more sensitive to the treatment. It is possible that the cytoplasmic activity of p53 was related to apoptosis induction according our model. In contrast to p53 effects on cell death, we found that there are p53-independent responses to DMMB-PDT on cell cycle arrest and autophagy. We observed a significant increase in the fraction of cells in the S phase of the cell cycle associated with phosphorylation of the CHK1 and H2AX proteins, indicating induction of replicative stress. The relationship of DMMB-PDT and autophagy was confirmed by the accumulation of acidic vesicles and the increased LC3 conversion (LC3-I to LC3-II). These results indicated that DMMB-PDT induces and/or impairs autophagy. However, we did not observe a simultaneous increase in BECLIN-1 levels, which is an important protein to autophagy initiation. Photoactivated DMMB resulted in selective damage in mitochondrial DNA (mtDNA) that was not repaired in 24 hours. According to these results, we propose that cell death induced by photoactivated DMMB is mainly related to blockade of a late stage of the autophagy pathway. It could compromise the elimination of damaged mitochondria and might lead to cell cycle dynamics alterations. Our results suggested that there are p53-dependent and p53-independent cell responses to DMMB-PDT. Similar results were obtained from HEK293 cell line, which is the parental cell line of HEK293T. To the best of our knowledge, the p53 relocalization to the cytoplasm, the ability to induce selective mtDNA damage, and the S arrest represent new insights in the DMMB-PDT field. The selective mtDNA damage makes DMMB a useful model for studies on mechanisms of DNA damage responses in mitochondria.

Introdução: A endometriose afeta 10 a 15% das mulheres em idade reprodutiva e há evidências crescentes de que o estresse oxidativo está envolvido na sua patogênese. Os polimorfismos na região controladora do DNA mitocondrial podem levar à replicação e à transcrição alterada dos genes mitocondriais, o que pode afetar a função mitocondrial e, consequentemente, a geração intracelular de espécies reativas de oxigênio. Descobertas recentes indicam que os polimorfismos do DNA mitocondrial (mtDNA) estão relacionados à endometriose em populações coreana e indiana. Objetivo: Avaliar a associação entre polimorfismos e haplogrupos do DNA mitocondrial e a presença de endometriose em mulheres brasileiras. Métodos: Pacientes com idade entre 18 e 50 anos foram divididas nos grupos endometriose (n = 90) e controle (n = 92). O primeiro grupo incluiu mulheres com diagnóstico histológico de endometriose e estadiamento cirúrgico, enquanto o segundo grupo incluiu pacientes submetidas à cirurgia para laqueadura tubária, leiomioma ou cistos ovarianos benignos, sem evidência de endometriose. O DNA foi extraído a partir de amostras de sangue periférico seguido do sequenciamento de Sanger e eletroforese capilar. Os polimorfismos foram determinados comparando as sequências obtidas com a Sequência padrão de Cambridge Revisada. Resultados: As frequências dos polimorfismos T16217C (14,4% vs. 5,4%; p = 0,049), G499A (13,3% vs. 4,3%; p = 0,038), T236C (5,6% vs. 0%; p = 0,028) e G185A (6,7% vs. 0%; p = 0.013) foram maior no grupo endometriose em comparação ao grupo controle, respectivamente, enquanto as frequências dos polimorfismos T146C (18,9% vs 32,6%; p = 0,042) e 573.2C (5,6% vs. 29,3%; p < 0.001) foram menores. A distribuição dos haplogrupos foi semelhante entre os grupos endometriose e controle. Nenhuma diferença foi observada nos haplogrupos de acordo com o estádio ou localização da doença. Conclusão: Os polimorfismos T16217C, G499A, T236C e G185A do DNA mitocondrial foram relacionados à presença de endometriose, enquanto T146C e 573.2C foram relacionados à ausência de doença, em amostra de mulheres brasileiras. Não foram observadas diferenças significativas entre os haplogrupos mitocondriais / Background: There is increasing evidence that oxidative stress is a major factor in the pathogenesis of endometriosis, a prevalent disease that affects 5-15% of reproductive-aged women worldwide. Polymorphisms in the control region of mitochondrial DNA (mtDNA) can lead to the altered replication and transcription of mitochondrial genes, thereby affecting both overall mitochondrial function, and the intracellular generation of reactive oxygen species. Objective: The present study investigated whether the incidence of mtDNA polymorphisms and/or haplogroups is associated with endometriosis in a Brazilian population. Methods: Female patients (aged 18-50 years) were enrolled in the present study, and assigned to either endometriosis (n = 90) or control (n = 92) group. The former group comprised patients who had received a histological diagnosis of endometriosis and had been assigned a surgical stage, while the latter comprised patients who had undergone gynecological surgery for tubal ligation, leiomyoma, or ovarian cysts, and showed no evidence of endometriosis. DNA was extracted from peripheral blood samples, and then subjected to Sanger sequencing and capillary electrophoresis. Polymorphisms were identified by comparing the isolated mtDNA sequences with the revised Cambridge Reference Sequence. Results: The frequency of some identified polymorphisms was found to be higher in the endometriosis group than in the control group, including polymorphisms T16217C (found in 14.4% and 5.4% of endometriosis- and control-group members, respectively; p=0.049), G499A (13.3% vs. 4.3%; p=0.038), T236C (5.6% vs. 0%; p=0.028), and G185A (6.7% vs. 0%; p=0.013). In contrast, polymorphisms T146C (18.9% vs. 32.6%; p=0.042) and 573.2C (5.6% vs. 29.3%; p < 0.001) were found to occur at a lower frequency in the endometriosis compared to the control group. Observed haplogroup frequencies were similar between the endometriosis and control groups, and did not appear to be affected by either disease location and/or staging. Conclusion: mtDNA polymorphisms T16217C, G499A, T236C, and G185A were found to be associated with endometriosis, while conversely, T146C and 573.2C were shown to be associated with an absence of disease in the analyzed Brazilian population. No significant differences were observed between the mitochondrial haplogroups of patients with, versus without endometriosis

O envelhecimento da população mundial no último século elevou significativamente o número de casos da doença de Alzheimer (DA), bem como os custos para os sistemas de saúde pública. Apesar de avanços significativos no entendimento da fisiopatologia da doença, pouco se sabe a respeito dos mecanismos moleculares que desencadeiam a perda de memória e a morte neuronal. Resultados recentes sugerem que o acúmulo de bases oxidadas no DNA mitocondrial e alterações nas vias que removem essas lesões desempenham um papel importante na morte neuronal observada em DA. A maioria das lesões em DNA induzidas oxidativamente são removidas pela via de reparo por excisão de bases (BER, do inglês Base Excision Repair). Resultados da literatura mostraram que a atividade da via BER está reduzida no lóbulo parietal e no cerebelo de pacientes com DA, quando comparadas com amostras de indivíduos com cognição normal da mesma faixa etária. Entretanto, esse trabalho mediu a atividade de BER apenas em extratos celulares totais. No presente estudo, foram medidas as atividades de BER em extratos mitocondriais de cérebros de indivíduos com DA, uma vez que lesões no DNA mitocondrial acumulam mais significativamente nos pacientes. Para testar a hipótese que alterações em BER mitocondrial estão associadas ao desenvolvimento da doença, foram analisadas atividades de BER em mitocôndrias em duas regiões cerebrais de indivíduos normais, indivíduos com DA e um grupo de indivíduos que apresentam alterações neuropatológicas de DA (agregados proteicos), porém que se mantiveram cognitivamente normais, nomeados DA assintomático. A atividade da enzima AP endonuclease apresentou-se elevada no cerebelo do grupo DA assintomático, enquanto que não apresentou variação no córtex temporal. Esses resultados sugerem que a preservação de APE1 no grupo DA assintomático pode exercer um papel protetor às lesões neuropatológicas, bem como indicar que as regiões cerebrais apresentam suscetibilidade distinta aos danos. Já a atividade de uracil DNA glicosilase está reduzida no cerebelo tanto em indivíduos com DA quanto com DA assintomático, quando comparados ao grupo controle, enquanto que, no córtex temporal, a redução é verificada somente no grupo DA. Além disso, observou-se que a atividade de UDG e o critério Braak apresentam uma correlação negativa. Os resultados referentes à enzima UDG sugerem que a redução da sua atividade compromete a viabilidade neuronal tornando as células mais propensas às lesões da DA. Assim, o comprometimento da via BER em mitocôndriais de cérebros humanos pode contribuir para os eventos moleculares que ocasionam a morte neuronal associada ao desenvolvimento de DA. / The number of Alzheimer\'s disease cases (AD) has increased steadly over the last century, paralleling a sharp rise in mean Iife expectancy. Consequently, AD- associated public health costs have also increased. Despite several important findings in AD physiopathology, a clear understanding of the molecular events leading to memory loss and neuronal death is still lacking. Recent results show that oxidized DNA lesions accumulate in mitochondrial DNA in neurodegenerative diseases, including AD. Moreover, alterations in DNA repair may also play a causative role in neuronal death. Most oxidized lesions are repaired by the Base Excision Repair (BER) pathway. It has been recently shown that BER activities are reduced in whole cell extracts from parietal lobule and cerebellum from AD patients, when compared with age-matched controls. As accumulation of oxidized bases is seen more prominently in mitochondrial DNA, here we investigated whether changes in BER activities in mitochondria are associated with the development of AD. Thus, we measured BER activities in mitochondria from two brain regions from age-matched normal individuais, AD patients and a group of individuais that show AD-like neuropathological alterations but remained cognitively normal, thus called asymptomatic AD. AP endonuclease activity is elevated in asymptomatic AD cerebellum, while not changed in temporal cortex. Theses results suggest that APE1 activity in asymptomatic AD may play a protective role against neuropatological lesions, and indicate that brain regions show different susceptibility to damage. On the other hand, uracil DNA glycosylase activity is reduced in cerebellum in both AD and asymptomatic individuais, when compared to controls. In temporal cortex, this reduction is observed only in AD group. In addition, UDG activity and Braak stage showed a significant negative correlation. These results indicate that decreased UDG activity may compromise neuronal viability, making the cells more prone to AD lesions. Thus, impairtment of BER in human brain mitochondria may contribute to the molecular events that cause neuronal death during the development of this disease.

O presente trabalho teve como objetivos estimar os efeitos da inclusão de linha materna e do DNA mitocondrial (mtDNA) nos modelos de avaliação genética, avaliar o efeito do DNA satélite em características de desenvolvimento ponderal, bem como estimar parâmetros genéticos para características de carcaça e idade ao primeiro parto. Análises do mtDNA foram realizadas a partir de sangue coletado de 457 animais da raça Nelore, linhagem Lemgruber. Para as características de desenvolvimento ponderal foram analisados 14.432 registros de produção relacionados com 16.561 animais no pedigree. Para característica reprodutiva e as de carcaça foram analisados 4.621 registros de idade ao primeiro parto e 951 registros de área de olho de lombo e espessura de gordura subcutânea, relacionados com 7.135 registros de pedigree. As estimativas dos efeitos de linha materna e DNA mitocondrial foram analisadas sob 5 modelos diferentes. Os componentes de (co)variância para idade ao primeiro parto e características carcaça foram estimados em análises uni e bicaracterísticas. Não foram encontrados efeitos significativos de linhagem materna ou de DNA mitocondrial sobre as características de produção. Entretanto, foi verificado que animais com mitocôndria de origem Bos taurus, apresentam uma pequena superioridade na média de seus valores genéticos para as características de desenvolvimento ponderal. Animais com padrão de DNA satélite B tiveram suas médias ligeiramente superiores aos outros padrões. Os efeitos da precocidade de acabamento sobre a precocidade sexual devem ser avaliados utilizando-se estruturas de dados mais adequadas. / The aim of this research was to estimate the effect of the maternal lineage and mitochondrial DNA inclusion in the genetic evaluation model for growth traits, to evaluate the satellite DNA effect in these traits and to estimate genetic parameters for carcass traits and age at first calving. Blood samples were collected to mtDNA analysis from 457 Nellore cattle. Growth traits were analyzed from 14,432 production data and 16,561 pedigree data. Reproductive and carcass traits were analyzed from 4,621 age at first calving data and 951 loin-eye area and subcutaneous fat thickness data related to 7,135 pedigree data. Maternal lineage and mitochondrial DNA estimative were analyzed under 5 different models, (co)variance components for age at first calving and carcass traits were estimated in single and multiple-trait. There were no significant effects of maternal lineage or mitochondrial DNA related to production traits, but animals harboring Bos taurus mtDNA showed a low superiority on breeding values average for growth traits and animals harboring satellite DNA B pattern also showed a low superiority related to the other patterns. Further studies are suggested to evaluate the backfat thickness precocity effect related to sexual precocity.

O objetivo desse estudo foi avaliar se a baixa fertilidade de vacas Holandesas repetidoras de serviço [RS; comparativamente a novilhas (NOV) e vacas próximas ao pico de lactação (PL)] está associada com comprometimento da qualidade oocitária e se esta condição é agravada pelo estresse térmico. Fêmeas das três categorias foram tratadas com o mesmo protocolo de sincronização da emergência de onda folicular. Cinco dias após o início do protocolo, a ovum pick-up (OPU) foi realizada e foram avaliados (Capítulo; Cap. 1) o número de folículos ovarianos, de oócitos totais e viáveis, temperatura retal (TR), temperatura de superfície cutânea (TC) e frequência respiratória (FR). Os oócitos viáveis foram utilizados para a produção in vitro de embriões (Cap. 2) e avaliações biomoleculares (Cap. 3). No Cap. 2, foram avaliados o desenvolvimento embrionário (taxa de clivagem, de blastocisto e de eclosão) e a qualidade dos embriões produzidos (número de células e frequência de núcleos fragmentados). No Cap. 3, realizou-se a extração de RNA e DNA de parte dos oócitos coletados para a quantificação relativa e absoluta de DNA mitocondrial (mtDNA) e a avaliação da expressão de genes relacionados à replicação/transcrição do mtDNA (PPARGC1A, NRF1, POLG, POLG2, TFAM e MT-CO1), à apoptose (BAX, BCL2 e ITM2B) e ao estresse térmico (HSP90AA1 e HSPA1AB). No Cap. 4, a taxa de concepção após IATF foi avaliada em ambas as estações do ano e nas três categorias quando o mesmo protocolo de sincronização para IATF e a mesma partida de sêmen foram utilizados. No Cap. 1, vacas RS e PL aumentaram sua FR e TR no verão em relação ao inverno (P<0,0001), enquanto as NOV mantiveram essas variáveis constantes em ambas as estações. Nas três categorias houve aumento (P<0,0001) da TC no verão, mas esta sempre foi superior (P<0,001) em vacas RS e PL do que nas NOV, independente da estação. O número de folículos e de oócitos totais e viáveis declinou nas RS e PL durante o verão, mantendo-se semelhante em NOV em ambas as estações. No Cap. 2, a taxa de clivagem foi semelhante entre categorias e estações. Já a taxa de blastocisto foi reduzida no verão nas três categorias, sendo essa queda mais acentuada nas RS. A taxa de eclosão e o número de células dos blastocistos foram menores no verão (independente de categoria). Menor número de células foi observado em embriões de RS e PL (independente da estação). Além disso, a porcentagem de núcleos fragmentados foi maior nos blastocistos das RS no verão. No Cap. 3, a expressão de ITM2B e BAX foi maior em RS durante o verão. Ainda, detectaram-se indícios da ativação de mecanismos pró-apoptóticos nos oócitos de RS (maior relação BAX/BCL-2) comparadas a PL e de mecanismos compensatórios da deficiência da função mitocondrial (menor conteúdo de mtDNA e maior expressão de PPARGCC1, NRF1, TFAM, POLG e POLG2) nas RS durante o verão em relação as demais categorias. No Cap. 4, menor taxa de concepção foi observada em RS e durante o verão. Os resultados geram evidências de que o baixo desempenho reprodutivo de vacas RS durante o verão deva estar relacionado ao comprometimento da qualidade de seus oócitos, demonstrado pelo seu reduzido conteúdo de mtDNA e elevada expressão de genes relacionados a replicação/transcrição do mtDNA, apoptose e síntese de chaperonas, culminado em baixa taxa de blastocisto e alta fragmentação nuclear destes. / The aims of the present study were to evaluate whether lower fertility of repeat-breeder (RB) Holstein cows [compared to peak lactation cows (PL) and heifers (H)] is associated with oocyte quality and whether this condition is aggravated by summer heat stress. Females of the three categories were treated with same protocol for synchronization of follicular wave emergence during summer and winter. Five days after the protocol onset, the ovum pick-up (OPU) was performed. The following variables were evaluated in Chapter 1: number of ovarian follicles before OPU, number of total and viable oocytes, rectal temperature (RT), cutaneous temperature (CT) and respiration rate (RR). Viable oocytes were sent forThe aims of the present study were to evaluate whether lower fertility of repeat-breeder (RB) Holstein cows [compared to peak lactation cows (PL) and heifers (H)] is associated with oocyte quality and whether this condition is aggravated by summer heat stress. Females of the three categories were treated with same protocol for synchronization of follicular wave emergence during summer and winter. Five days after the protocol onset, the ovum pick-up (OPU) was performed. The following variables were evaluated in Chapter 1: number of ovarian follicles before OPU, number of total and viable oocytes, rectal temperature (RT), cutaneous temperature (CT) and respiration rate (RR). Viable oocytes were sent for in vitro embryo production (Chapter 2) and bimolecular evaluation (Chapter 3). In Chapter 2, embryo development (rates of cleavage, blastocyst and hatching) and quality (total number of nuclei and frequency of nuclear fragmentation) were assessed. In Chapter 3, part of the oocytes were subjected to DNA and RNA extraction to allow relative and absolute quantification of mitochondrial DNA (mtDNA), and the evaluation of the expression of genes related to mtDNA replication/transcription (PPARGC1A, NRF1, POLG, POLG2, TFAM and MT-CO1), apoptosis (BAX, BCL2 and ITM2B) and heat stress (HSP90AA1 e HSPA1AB). In Chapter 4, RB, PL and H were subjected to same protocol for fixed-time AI using the same batch of semen of a single sire in order to evaluate their P/AI during summer and winter. In Chapter 1, RB and PL had increased (P<0.0001) RR and RT during summer compared to winter; while H maintained similar RR and RT in both seasons. CT was greater (P<0.0001) during summer than winter in all categories, but it was always higher (P<0.001) in RB and PL than H, regardless of season. The numbers of follicles and total and viable oocytes were lower in RB and PL during summer than winter, and maintained stable in H in both seasons. In Chapter 2, cleavage rate was similar among categories and between seasons. However, blastocyst rate was invariably reduced during summer, but more pronouced in RB. Hatching rate and the total number of nuclei were decreased during summer, regardless of category. Lower number of nuclei was observed in RB and PL embryos compared to H, regardless of the season. Furthermore, the percentage of fragmented nuclei was greater in RB blastocysts during the summer. In Chapter 3, expressions of ITM2B and BAX were greater in RB oocytes collected during summer. Also, the activation of pro-apoptotic mechanisms (greater BAX/BCL2 ratio) was suggested in RB heat stressed-oocytes compared with PL. Activation of compensatory mechanisms of deficient mitochondrial function (low number of copies of mtDNA and increased expression of PPARGCC1, NRF1, TFAM, POLG and POLG2) were also observed in RB heat stressed-oocytes compared with PL and H. In Charpter 4, lower P/AI was observed in RB and under summer heat stress. These data provide evidences that the lower reproduction performance observed in RB during heat stress may be due to impaired oocyte quality, as shown by their reduced mtDNA content and upregulation of several genes related to mtDNA replication/transcription, apoptosis and chaperones synthesis, resulting in lower blastocyst rate and higher nuclear fragmentation of embryos.