A principal função da glândula tireoide é a produção dos hormônios T3 e T4, que promovem a regulação do consumo energético no organismo. O hipotireoidismo congênito (HC) é um distúrbio metabólico sistêmico, onde a produção de T3 e T4 no período neonatal é insuficiente. O HC por disormonogênese é uma doença causada por erros inatos na síntese de T3 e T4, com herança autossômica recessiva. Já foram descritas mutações nos genes NIS, SLC26A4, DUOX2, DUOXA2, TPO, TG e DEHAL-1. O defeito na organificação do iodeto (DOI) é o mais comum na disormonogênese, sendo a falha mais frequente na TPO, seguida pelas proteínas DUOX2 e DUOXA2. A TPO é responsável pela oxidação do iodeto, pela iodação da tireoglobulina e pelo acoplamento das tirosinas iodinizadas. Já foram descritas 70 mutações ao longo de todo o gene TPO. Por ser uma heme peroxidase, a TPO requer H2O2 para sua função. O principal núcleo catalítico gerador de H2O2 na tireoide é o complexo DUOX2/DUOXA2. Foram descritas 25 mutações no gene DUOX2 e uma única mutação no gene DUOXA2. Em estudo anterior, avaliamos pacientes com HC após os 3 anos de idade para estabelecimento do diagnóstico etiológico, através de dosagem de TG sérica, ultrassonografia, captação e mapeamento da tireoide com 131I. Sete pacientes apresentaram DOI. Nestes pacientes avaliamos o gene TPO e identificamos diversos SNPs já descritos na literatura. Um paciente apresentou a mutação p.Q660E em heterozigose, outro paciente o SNP p.R584Q em homozigose, e um terceiro paciente as alterações p.Q660E e p.584Q em heterozigose composta. Os objetivos deste estudo foram pesquisar mutações dos genes DUOX2 e DUOXA2 nos pacientes com DOI e realizar o estudo funcional da alteração p.R584Q na TPO. Para o estudo molecular, extraímos o DNA de leucócitos periféricos dos pacientes e seus familiares, seguido de amplificação por PCR, e sequenciamento automático, e os resultados comparados com as sequencias normais de cada gene (GenBank). Na análise funcional da alteração p.R584Q na TPO, células HeLa foram transfectadas com plasmídios pcDNA contendo o gene da TPO normal e alterado, e a atividade das proteínas produzidas pelas células foi avaliada pelo sistema AmplexRed. Análises in silico foram realizadas com os programas de bioanálise PolyPhen, MutationTaster, SIFT e PSIPRED. Ao final do estudo molecular, no gene DUOX2, identificamos 20 SNPs previamente descritos, incluindo o SNP funcional p.H678R (rs57659670), presente em heterozigose em 3 pacientes. Também identificamos a nova substituição p.A1087V em heterozigose em um paciente. De acordo com dados dos programas de bioanálise, a alteração p.A1087V é prejudicial e o SNP p.H678R é tolerável. No gene DUOXA2 identificamos 5 polimorfismos previamente descritos e nenhuma mutação. No estudo funcional, verificamos uma diminuição significativa da atividade da TPO portadora da alteração p.R584Q em comparação à proteína normal (5% de atividade residual; p=0,0193). De acordo com os dados dos programas de bioanálise, a alteração p.R584Q é prejudicial. Três pacientes não apresentaram alterações nas regiões estudadas dos genes TPO, DUOX2 e DUOXA2. As revisões dos dados clínicos e laboratoriais sugerem a presença de outras proteínas alteradas, como TG, Pendrina ou receptor do TSH. Um paciente apresentou a nova alteração p.A1087V na DUOX2 em heterozigose e nenhuma outra alteração nas regiões estudadas dos genes avaliados. Cogitamos a presença de alterações em regiões não avaliadas ou ainda a expressão monoalélica de DUOX2. O SNP funcional p.H678R na DUOX2 foi identificado em três pacientes com alterações na TPO: um com a alteração p.R584Q em homozigose, outro com a p.R584Q e a mutação p.Q660E em heterozigose composta. Estes dois pacientes apresentam os dois alelos da TPO alterados, justificando o DOI. O terceiro caso apresentou apenas a mutação p.Q660E em heterozigose, podendo apresentar alterações em regiões não avaliadas ou ainda a expressão monoalélica da TPO. Concluímos que definimos o diagnóstico molecular de 4 dos nossos pacientes, que apresentaram importantes alterações nos genes avaliados, e ressaltamos que a alteração p.R584Q na TPO provoca perda da atividade, causando DOI / The main role of the thyroid gland is to produce T3 and T4, which promote the regulation of body energy intake. Congenital hypothyroidism (CH) is a systemic metabolic disorder where T3 and T4 production during neonatal period is insufficient. CH due to dyshormonogenesis is a disease caused by inborn errors in T3 and T4 synthesis, with autosomal recessive inheritance. Mutations in NIS, SLC26A4, DUOX2, DUOXA2, TPO, TG and DEHAL-1 genes have been described. The iodide organification defect (IOD) is the most common cause of dyshormonogenesis, being the TPO defect the most frequent, followed by defects in DUOX2 and DUOXA2 proteins. TPO is responsible for iodide oxidation, tyrosine iodination and its coupling. Seventy mutations have been described throughout the gene. As a heme peroxidase, TPO requires H2O2 to its regular function. The main catalytic core for H2O2 generation in thyroid is the DUOX2/DUOXA2 complex. Twenty five mutations have been described in DUOX2 gene and only one mutation in DUOXA2 gene. In our previous study, we evaluated patients with CH after 3 years of age to establish their etiologic diagnosis, by combining serum TG, thyroid ultrasound, and radioiodide uptake with 131I. Seven patients were diagnosed with IOD. In these patients, we evaluated TPO gene and identified several already described SNPs. One patient had the p.Q660E mutation in heterozygous state, another patient had the SNP p.R584Q in homozygous state and a third one had p.Q660E and p.584Q in compound heterozygous state. The aims of this study were to search for mutations in DUOX2 and DUOXA2 genes in patients with IOD and perform a functional study of TPO p.R584Q change. For the molecular study, DNA was extracted from peripheral blood leukocytes of each patient and parents, followed by PCR, and automatic sequence, and the results were compared with normal sequences of each gene (GenBank). For functional analysis of TPO p.R584Q, HeLa cells were transfected with pcDNA plasmids containing normal and altered TPO gene and the protein activity was assessed by AmplexRed system. In silico analyzes were performed with the bioanalysis programs: PolyPhen, MutationTaster, SIFT and PSIPRED. At the end of the molecular study, in DUOX2 gene we identified 20 previously described SNPs, including the functional p.H678R SNP (rs57659670), present in heterozygous state in 3 patients. We also identified the new p.A1087V change in heterozygous state in one patient. According to bioassay programs datas, p.A1087V change is damage and p.H678R SNP is tolerable. In DUOXA2 gene we identified five previously described polymorphisms and no mutation. In TPO functional study, we observed a significant activity decrease of TPO p.R584Q compared to normal TPO (5% of activity; p=0.0193). According to bioassay programs datas, p.R584Q is damaging. Three patients showed no changes in TPO, DUOX2 and DUOXA2 genes studied regions. A review of clinical and laboratory data suggested the presence of other altered proteins, such as TG, Pendrin or TSH receptor. One patient had the new DUOX2 p.A1087V alteration in heterozygous state and no other changes in the studied regions of evaluated genes, suggesting that there could be changes in other nonevaluated regions or the monoallelic expression of DUOX2. The functional DUOX2 p.H678R SNP was identified in three patients with changes in TPO: one with p.R584Q change in homozygous state and another one with p.R584Q and p.Q660E in compound heterozygous state. These cases have the two alleles of TPO changed, justifying their IOD. A third case showed only the TPO p.Q660E mutation in heterozygous state. We speculate that the patient may present changes in regions nonevaluated or the monoallelic expression of TPO. We conclude that we defined the molecular diagnosis of four patients, that showed significant changes in evaluated genes, and that TPO p.R584Q change is functionally harmful, causing IOD

O sistema NADPH oxidase é um complexo enzimático gerador de ânion superóxido formado pelas subunidades gp91-phox e p22-phox, p47-phox, p67-phox e p40-phox. O eixo IL-12/23-IFN-g é crítico para a ativação dos fagócitos e controle de infecções. Defeitos na ativação deste eixo resultam em infecções recorrentes e à MSMD, e podem levar à diminuição da expressão do componente gp91-phox. Em minha Dissertação de Mestrado (Aragão-Filho, 2009), vimos que as subunidades 1 e 2 do receptor do IFN-g são necessárias para a expressão dos genes NCF1 e NCF2 e para a ativação do sistema NADPH oxidase humano nos modelos experimentais de células humanas por nós utilizados. Assim, no presente trabalho de doutorado, continuamos a investigar o papel dos defeitos no eixo IL-12/23-IFN-g sobre o sistema NADPH oxidase utilizando novas linhagens celulares de pacientes com defeitos no eixo IL-12/23-IFN-g. Verificamos que há defeito secundário da ativação da NADPH oxidase em pacientes com defeitos no eixo IL-12/23-IFN-g, o que representa um novo mecanismo imunopatológico envolvido na MSMD. / The NADPH oxidase system is an enzymatic complex that generates superoxide anion, it is formed by gp91-phox, p22-phox, p47-phox, p67-phox and p40-phox subunits. The IL-12/23-IFN-g axis is critical for the phagocytes activation and infection control. Defects in this axis activation result in recurrent infections and MSMD, and can lead to decreased expression of gp91-phox component. In my Master Thesis (Aragão-Filho, 2009), we found that the subunits 1 and 2 of the IFN-g receptor are required for NCF1 and NCF2 gene expression and activation of human NADPH oxidase system in human experimental cell models that we used. Therefore, in the present doctoral work, we continue to investigate the role of IL-12/23-IFN-g axis defects on NADPH oxidase system using new cell lines from patients with IL-12/23-IFN-g axis defects. We verify that there is a secundary defect in the activation of the NADPH oxidase from patients with IL-12/23-IFN-g defects, what represents a new immunopathological mechanism involved in MSMD.

Orientador: Antonio Condino Neto / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciencias Medicas / Made available in DSpace on 2018-08-12T09:56:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Blanco_MarcosLuengo_D.pdf: 1688728 bytes, checksum: fc6f41e84fcfcc3055bd8f9334a45c46 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Neste trabalho, estudou-se o papel funcional de fator nuclear kappa B (NF-?B), sobre a regulação do gene CYBB e, conseqüentemente, a influência que esse fator exerce sobre o desenvolvimento do sistema NADPH oxidase humano. Células mielocíticas da linhagem U937 transformadas com um vetor carregando o gene repressor de, NF-?B (I-?Ba-S32A/ S36A) demonstraram uma redução na liberação de ânion superóxido e uma diminuição nos níveis de expressão do gene CYBB comparado ao grupo controle de células U937 selvagens. Em paralelo, os mesmos parâmetros foram avaliados em linfócitos B de pacientes com Displasia Anidrótica Ectodérmica com Imunodeficiênca (DAE-ID) transformadas com vírus de Epstein-Barr (EBV), (EBV-DAE-ID?B S32I e DAE-ID NEMO/IKK? X420W), e células de um paciente portador de Doença Granulomatosa Crônica (DGC), com mutação ligada ao X (EBV-DGC-X91°). Esses experimentos também mostraram os mesmos efeitos inibidores da atividade NADPH oxidase, assim como a redução dos níveis de expressão do gene CYBB. Os ensaios de EMSA supershift (anti-p50 humano) demonstraram ausência da ligação do complexo protéico à seqüência consenso para NF-?B 5' do gene do CYBB, confirmando o bloqueio da translocação deste fator para o interior do compartimento nuclear das células U937 transformadas e das células EBV-DAE-ID?B S32I e DAE-ID NEMO/IKK? X420W. Diante destes resultados, conclui-se que o NF-?B é necessário para a ativação da expressão do gene CYBB e conseqüentemente para o desenvolvimento do sistema NADPH oxidase de fagócitos humanos. / Abstract: This work investigated the functional role of nuclear factor-? B (NF-?B) in respiratory burst activity and in expression of the human phagocyte nicotinamide adenine dinucleotide phosphate (NADPH) oxidase gene CYBB. U937 cells with a stably transfected repressor of NF-?B (I-?Ba-S32A/ S36A) demonstrated significantly lower superoxide release and lower CYBB gene expression compared with control U937 cells. We further tested Epstein-Barr virus (EBV)-transformed B cells from patients with anhidrotic ectodermal dysplasia with immunodeficiency (EDAID), an inherited disorder of NF-?B function (DAE-IDI?B S32I e DAE-ID NEMO/IKK? X420W). Superoxide release and CYBB gene expression by EDA-ID cells were significantly decreased compared with healthy cells and similar to cells from patients with X-linked chronic granulomatous disease (X91° CGD). Gel shift assays demonstrated loss of recombinant human p50 binding to a NF-?B site 5' to the CYBB gene inU937 cells treated with NF-?B inhibitors, repressor-transfected U937 cells, and EDA-ID patients' cells. These studies show that NF-?B is necessary for CYBB gene expression and activation of the phagocyte NADPH oxidase in this model system. / Doutorado / Doutor em Farmacologia

Acreditava-se inicialmente que a produção de espécies reativas de oxigênio (EROs) estava associada apenas aos danos oxidativos e efeitos deletérios às células. Atualmente, evidências sugerem que as EROs desempenham papel benéfico e estão associadas às adaptações estruturais e funcionais das células, por meio de regulação de vias de sinalizações celulares. Nas células musculares, sabe-se que sua função é dependente do estado redox das mesmas. De fato a produção exacerbada destas EROs é um fator limitante da contração muscular, no entanto, um ambiente celular reduzido também afeta negativamente a função muscular. Além disso, adaptações ao exercício físico parecem ser reguladas por vias de sinalizações sensíveis a oxidação por EROs. A NADPH oxidase é um importante complexo enzimático produtor de EROs no músculo esquelético (ME) e considerada como principal fonte de EROs no citosol durante a contração. Além disso, as proteínas envolvidas na contração muscular são sensíveis e reguladas dependente do estado redox celular, e, a NADPH oxidase esta localizada, aparentemente de forma estratégica, próxima a estas proteínas. Desta forma, tornou-se pertinente o estudo da inibição da NADPH oxidase, com apocinina in vivo, em adaptações ao treinamento físico intervalado intenso (TFII), uma vez que esta enzima tem sua atividade aumentada em estudos de contração muscular in vitro. Para investigar o efeito do TFII associado à administração de apocinina sobre as adaptações estruturais, funcionais e redox do músculo esquelético, foram utilizados ratos wistar (3 meses de idade) distribuídos aleatoriamente em 4 grupos: controle sedentário (CS), controle treinado (CT), apocinina sedentário (AS), e apocinina treinado (AT). O protocolo de TFII foi de corrida em esteira rolante durante 2 meses (1h, 5x/sem) com intensidade intervalada (3min a 60% VO2máx e 4min a 85% VO2máx) em inclinação de 20°. O tratamento com a apocinina (30 mg/kg/dia) foi por gavagem durante 2 meses. Foram avaliadas nos músculos sóleo e EDL, as medidas de capilarização, área de secção transversa (AST), distribuição de tipos de fibra, atividades de enzimas antioxidantes: superóxido dismutase (SOD) e catalase (CAT), o estado redox pela razão GSH:GSSG, e lesões oxidativas pelas concentrações de hidroperóxidos lipídicos e proteínas carboniladas. Os resultados demonstraram, que no músculo sóleo, o TFII não alterou a atividade da NADPH oxidase, mas aumentou a capilarização (82%), a atividade da SOD (47%) e a razão GSH:GSSG (52%), e diminuiu a atividade da CAT (-38%). No músculo EDL, o TFII aumentou as atividades das enzimas NADPH oxidase (141%), SOD (36%) e CAT (88%), bem como a capilarização (50%) e mudanças de tipos de fibras. Com isso observou-se que a apocinina não teve efeito sobre a função, estrutura e estado redox do ME de ratos sedentários. No entanto, a apocinina inibiu as adaptações induzidas pelo TFII em ambos os músculos (sóleo e EDL). O TFII aumentou a atividade da NADPH oxidase apenas no músculo EDL mostrando comportamentos diferentes das atividades desta enzima, em resposta a este tipo de treino, entre os músculos de características oxidativas e glicolíticas. Sendo assim, a NADPH oxidase parece participar das vias sinalizadoras para as adaptações induzidas pelo TFII apenas nos músculos glicolíticos. Diante desses resultados, conclui-se que músculos glicolíticos e oxidativos podem ter vias de sinalizações diferentes para as adaptações do ME ao exercício. Isto reforça e também explica a importância da intensidade e duração do exercício em respostas adaptativas, uma vez que estas variáveis influenciam o estado redox e também desencadeiam adaptações diferentes no ME. Futuramente, informações do estado redox muscular podem ser usadas para melhorar a especialização do treinamento físico de atletas / Initially it is believed, the production of reactive oxygen species (ROS) was associated just with oxidative damage and harmful effects on cells. Currently, evidence suggests that ROS play beneficial role and are associated with structural and functional adaptations of the cells by means of regulating cellular signaling pathways. In muscle cells, it is known that its function is dependent on the redox state. In fact, the exacerbated production of ROS is a limiting factor of muscle contraction, however, a reduced cellular environment also adversely affects the muscle function. In addition, adaptations to exercise seems to be regulated by signaling pathways sensitive to oxidation by ROS. The NADPH oxidase is an important enzymatic complex producer of ROS in skeletal muscle (SM) and considered as the main source of ROS in the cytosol during contraction. Besides, the proteins involved in muscle contraction are sensitive and controlled by the cellular redox state. Furthermore, NADPH oxidase is located, apparently in a strategic way, next to these proteins. Thus, it has become relevant to the study, in vivo, the inhibition of NADPH oxidase with apocynin on adaptations to high intense interval training (HIIT), since this enzyme activity has been increased in studies of muscle contraction in vitro. To investigate the effect of HIIT associated with the administration of apocynin on the structural and functional adaptations and the redox state of skeletal muscle, Wistar rats (3 months old) were randomly distributed into 4 groups: sedentary control, trained control, sedentary apocynin, and trained apocynin. The HIIT protocol consisted of treadmill running during two months (1h, 5x / week) with intensity intervals (3min 60% VO2max and 4 min at 85% VO2max) in a inclination of 20 degrees, and the apocynin treatment (30 mg / kg / day) was by gavage during 2 months. Were evaluated in soleus and EDL muscles, the capillarity, cross-sectional area (CSA), the distribution of fiber types, activities of antioxidant enzymes: superoxide dismutase (SOD) and catalase (CAT), the redox state by GSH: GSSG ratio, and oxidative damage by concentrations of hydroperoxides lipid and protein carbonyls levels. The results showed that in the soleus muscle, the HIIT did not increase the NADPH oxidase activity, but increased capillarity (82%), the activity of SOD (47%) and the ratio GSH: GSSG (52%), but decreased CAT activity (-38%). In EDL muscle, the HIFF increased the activity of the NADPH oxidase enzyme (141%), SOD (36%) and CAT (88%), and the capillarity (50%) and the change of fiber types. Thus it was observed that apocynin had no effect on the function, structure and redox state of SM of sedentary rats. However, the apocynin inhibited adaptations HIIT induced in both muscles (soleus and EDL). The HIIT increased the activity of NADPH oxidase only in the EDL muscle showing different behaviors of the activity of this enzyme in response to this type of training, between the oxidative and glycolytic muscles. Therefore, NADPH oxidase appears to participate in the signaling pathways for adjustments HIIT induced only in the glycolytic muscles. Given these results, it is concluded that glycolytic and oxidative muscles may have different pathways for the adjustments to the SM to exercise. This reinforces and also explains the importance of the intensity and duration of exercise in adaptive responses, since these variables influence the redox state and also trigger different adjustments in SM. In the future, muscle redox status information could even be used to improve the expertise of physical training of athletes

Processos celulares que governam as NADPH oxidases vasculares em condições patológicas não estão claros ainda. Como os processos redox são parte intrínseca da resposta da célula ao estresse, temos investigado se o estresse oxidativo pode convergir com outros tipos de estresse via Nox(es). No presente estudo, focamos na inibição do proteasoma como uma condição relevante de estresse. A incubação de células musculares lisas com concentrações não apoptóticas de inibidores do proteasoma, MG132 e lactacistina, promoveu aumento na produção basal de superóxido e na atividade da NADPH oxidase, diminuição da atividade da SOD e da razão GSH/GSSG. Por outro lado, a inibição do proteasoma diminui a atividade da Nox após estímulo com Angiotensina II ou Tunicamicina, conhecido estressor do retículo endoplasmático. Em condições basais, MG132 induz a expressão de mRNA da Nox1, entretanto o aumento de Nox1 induzido por Angiotensina II foi diminuído na presença de MG132. O mesmo efeito ocorre com a indução de Nox4 pela Tunicamicina, que nesse caso foi drasticamente reduzida na presença de MG132. Além disso, tanto Angiotensina II quanto Tunicamicina induziram a atividade lítica do proteasoma 20S. A seguir, investigamos as conseqüências fisiológicas do MG132 na sinalização do estresse do RE, uma conhecida resposta mediada por Nox4. Células vasculares incubadas com MG132 induzem a expressão de marcadores do estresse do RE, GRP78 e XBP1, e também os marcadores mais tardios ATF4 e o próapoptótico CHOP/GADD153. Resultados similares ocorrem também com a Tunicamicina. Entretanto, a co-incubação de Tunicamicina e MG132 diminui e a sinalização do estresse do RE. AKT e p38 MAPK foram ativados por MG132, possivelmente como resposta ao estresse induzido pela inibição do proteasoma. Assim, a inibição do proteasoma bloqueia a NADPH oxidase, com aumento da atividade basal e expressão da Nox1 versus forte inibição da ativação e expressão da Nox4 frente ao estímulo. A inibição da Nox4 associa-se e pode contribuir para a inibição pelo MG132 da sinalização do estresse do RE. Portanto, o proteasoma parece exercer papel na integração de estresses celulares envolvendo a NADPH oxidase. A inibição do proteasoma pode ter papel na terapia de doenças associadas a estresse do RE. / Cellular processes governing vascular Nox family NADPH oxidases in disease conditions are unclear. Since redox processes are intrinsic to cell stress response, we asked whether oxidative stress merges with other types of stress via Nox(es). We focused on proteasome inhibition as a relevant stress condition. Vascular smooth muscle cells (VSMC) incubation with non-apoptotic concentrations of proteasome inhibitors MG132 or lactacystin promoted increased baseline superoxide generation (HPLC/DHE products) and NADPH oxidase activity, decreased SOD activity and GSH/GSSG ratio. Conversely, proteasome inhibitors decreased by Nox response to Angiotensin II (AngII) and abrogated Nox response to endoplasmic reticulum (ER) stressor tunicamycin. With MG132, basal Nox1 mRNA levels were increased, while Nox1 response to AngII was blunted. Moreover, MG132 abolished Nox4 mRNA levels TN-induced. Both AngII and TN (at 2 and 4 hs) promoted increased 20S proteasome lytic activity. We next assessed physiological consequences of MG132 in ER stress signaling, a known Nox4- mediated response. VSMC incubation with MG132 alone enhanced expression of the ER stress markers Grp78 and XBP1 and late markers such as ATF4 and proapoptotic CHOP/GADD153. Similar results occurred with the known ER stressor TN. However, co-incubation of TN and MG132 decreased Grp78, Grp94 and CHOP/GADD153, indicating that proteasome inhibition interrupts ER stress. AKT and p38 are activated by MG132 as response to stress and recover to survival. Thus, proteasome inhibition disrupts NADPH oxidase, with increased baseline activity and Nox1 expression vs. strong inhibition of stimulated Nox1 and Nox4 activation/expression. The later effect may underlie MG132-mediated inhibition of ER stress signaling. (Support: FAPESP, CNPq Milênio Redoxoma)

INTRODUÇÃO: A infecção pelo vírus da hepatite C é a principal causa de doença hepática crônica que progride para cirrose e carcinoma hepatocelular. Diversos fatores relacionados ao vírus e ao hospedeiro determinam a progressão para formas mais graves de fibrose hepática. A produção de espécies reativas de oxigênio (EROS) promovendo o estresse oxidativo contribui significativamente na fibrogênese hepática e pode ser gerada de múltiplas fontes, incluindo a cadeia respiratória mitocondrial, o citocromo p4502E1, peroxissomos e as NADPH oxidases (NOXs) no fígado. O sistema da NADPH (nicotinamide adenine dinucleotide phospate) oxidase tem uma participação muito importante na geração de EROS induzidas pelo vírus da hepatite C (VHC). Por isso, no presente estudo, investigamos dois polimorfismos de um único nucleotídeo (SNPs) na região reguladora dos genes codificadores da subunidade catalisadora da NADPH oxidase 4 (NOX4) e sua subunidade regulatória p22phox (CYBA) e a associação deles com variáveis metabólicas e histológicas em pacientes com VHC. MÉTODOS: Cento e setenta e oito pacientes portadores do VHC e virgens de tratamento (49,3% sexo masculino; 65% VHC genótipo 1) foram analisados. Todos os pacientes tinham VHC RNA positivo e foram genotipados para os SNPs rs3017887 na NOX4 e -675 T -> A na CYBA usando-se primer e probes específicos. RESULTADOS: Nenhuma associação foi vista entre as frequências genotípicas dos SNPs da NOX4 e CYBA com marcadores de inflamação ou grau de fibrose hepática na população total estudada. A presença dos genótipos CA + AA do SNP da NOX4 SNP teve associação com menor concentração sérica da alanino aminotransferase (ALT) na população masculina (CA + AA = 72,23 ± 6,34 U/L versus CC = 100,22 ± 9,85; média ± SEM; P = 0,05). O genótipo TT do SNP da CYBA teve associação com menor concentração sérica da ALT na população masculina (TT = 84,01 ± 6,77 U/L versus TA + AA = 109,67 ± 18,37 U/L; média ± SEM; P = 0,047). Por outro lado, o alelo menor do SNP da NOX4 foi inversamente associado com a frequência de síndrome metabólica (SM) na população masculina (odds ratio (OR): 0,15; 95% intervalo de confiança (IC): 0,03 - 0,79; P = 0,025). CONCLUSÕES: Os resultados sugerem que os SNPs da NOX4 e CYBA avaliados no estudo não são marcadores genéticos diretos de fibrose hepática em pacientes portadores do VHC, entretanto o SNP rs3017887 da NOX4 poderia influir indiretamente na susceptibilidade da fibrose hepática devido a associação inversa com SM nos pacientes do sexo masculino. / BACKGROUND: The hepatitis C virus infection is the leading cause of chronic liver disease that progresses into cirrhosis and hepatocellular carcinoma. Several factors related to the virus and the host determine the progression to more severe forms of liver fibrosis. The production of reactive oxygen species (ROS) promoting oxidative stress contribute significantly in liver fibrogenesis and can be generated from multiple sources, including mitochondrial respiratory chain, cytochrome p4502E1, peroxisomes and NADPH oxidases (NOXS) in the liver. Given the important contribution of the nicotinamide adenine dinucleotide phosphate (NADPH) oxidase system to the generation of reactive oxygen species induced by hepatitis C virus (HCV), we investigated in the present study, two single nucleotide polymorphisms (SNPs) in the putative regulatory region of the genes encoding NADPH oxidase 4 catalytic subunit (NOX4) and its regulatory subunit p22phox (CYBA) and their relation with metabolic and histological variables in patients with HCV. METHODS: One hundred seventy eight naïve HCV patients (49.3% male; 65% HCV genotype 1) with positive HCV RNA were genotyped using specific primers and fluorescent-labeled probes for SNPs rs3017887 in NOX4 and -675 T -> A in CYBA. RESULTS: No association was found between the genotype frequencies of NOX4 and CYBA SNPs and inflammation scores or fibrosis stages in the overall population. The presence of the CA + AA genotypes of the NOX4 SNP was nominally associated with a lower alaninoamine transferase (ALT) concentration in the male population (CA + AA = 72.23 ± 6.34U/L versus CC = 100.22 ± 9.85; mean ± SEM; P = 0.05). The TT genotype of the CYBA SNP was also nominally associated with a lower ALT concentration in the male population (TT = 84.01 ± 6.77U/L versus TA + AA = 109.67 ± 18.37U/L; mean ± SEM; P = 0.047). The minor A-allele of the NOX4 SNP was inversely associated with the frequency of metabolic syndrome (MS) in the male population (odds ratio (OR): 0.15; 95% confidence interval (CI): 0.03 to 0.79; P = 0.025). CONCLUSIONS: The results suggest that the evaluated NOX4 and CYBA SNPs are not direct genetic determinants of fibrosis in HCV patients, but nevertheless NOX4 rs3017887 SNP could indirectly influence fibrosis susceptibility due to its inverse association with MS in male patients

Lesão do DNA mitocondrial (mtDNA) promove disfunção desta organela, contribuindo para a gênese do envelhecimento e fisiopatologia de doenças como aterosclerose e diabetes. A mitocôndria é a principal fonte quantitativa de espécies reativas de oxigênio (ROS) em células, e o complexo NAD(P)H oxidase a principal fonte de ROS envolvidas na sinalização celular. A possível inter-relação entre estas duas importantes vias produtoras de ROS não está definida. O objetivo deste estudo foi investigar o perfil de alterações na expressão e atividade da NAD(P)H oxidase de células musculares lisas vasculares (VSMC) em resposta a perturbações mínimas da função mitocondrial análogas às esperadas em doenças crônico-degenerativas vasculares. Inicialmente, validamos modelo in vitro de disfunção mitocondrial induzida por incubação de VSMC com brometo de etídio (24 - 72 h). Lesões mínimas do mtDNA foram documentadas por alterações nos produtos de amplificação (PCR) da região repetitiva da D-loop e redução da taxa de consumo de oxigênio total em ~15% vs. basal (p<0,05). Este grau de lesão não foi suficiente para induzir alterações morfológicas evidentes ou apoptose, e foi associado ao retardo de 25 - 30% no aumento de população celular induzido por soro fetal bovino. Nestas condições, não se detectou aumento da produção basal de superóxido ou mudanças nos níveis de glutationa, óxidos de nitrogênio, ou da atividade superóxido dismutase. A produção basal de peróxido de hidrogênio aumentou ~15%. Após disfunção mitocondrial, houve significativo aumento (30 - 45%) na atividade basal do complexo NAD(P)H oxidase em fração de membrana de VSMC. Entretanto, a ativação da oxidase pela AII, conhecido agonista da oxidase vascular, foi essencialmente abolida, indicando dependência funcional da ativação da oxidase com a integridade da mitocôndria. Em sintonia com esses dados, na condição basal, ocorreu aumento de expressão da isoforma Nox4 da oxidase, enquanto o aumento do mRNA da Nox1 normalmente visto após AII foi minimizado. Por outro lado, o aumento da atividade da NADPH oxidase causado pelo estressor do RE tunicamicina (indutor de Nox4) foi também abolido pela disfunção mitocondrial, entretanto, ocorreu aumento do mRNA da Nox4, indicando que as alterações funcionais da oxidase nesta situação não decorrem apenas de mudanças da expressão. Dissociação semelhante entre expressão e atividade ocorreu após exposição de 72 horas ao EtBr (i.e., durante adaptação). Nesta, ocorreu maior expressão do mRNA de Nox1 e Nox4 com AII, sem aumento da atividade da oxidase em membranas. Incubação do EtBr por 24 horas não induziu per se aumento consistente nos índices de estresse do RE e induziu inversão do padrão do tráfego subcelular da dissulfeto isomerase protéica (PDI), uma chaperona redox descrita recentemente como reguladora da NADPH oxidase. Após 72 horas de incubação com EtBr, a expressão de chaperonas marcadoras de estresse do RE foi bastante diminuída e o tráfego da PDI teve o padrão restaurado. Demonstramos por microscopia confocal evidências preliminares de possível co-localização entre Nox1 e mitocôndria. Estes dados sugerem uma relevante inter-relação funcional entre mitocôndria e complexo NAD(P)H oxidase, associada pelo menos a alterações de expressão e/ou tráfego subcelular de subunidades catalíticas e reguladoras desse complexo. / Mitochondrial DNA (mtDNA) damage induces dysfunction of this organelle, contributing to the genesis of aging and to the pathophysiology of diseases such as atherosclerosis and diabetes. Mitochondria are the main quantitative source of reactive oxygen species (ROS) in cells, while NAD(P)H oxidase complex is a major source of cell signaling-associated ROS. The possible crosstalk between these two relevant sources of ROS is unclear. The aim of this study was to investigate changes in activity and/or expression of vascular smooth muscle cell (VSMC) NAD(P)H oxidase in response to minor perturbations of mitochondrial function similar to those expected to occur in chronic degenerative vascular diseases. Initially, we validated an in vitro model of mitochondrial dysfunction in VSMC, through incubation with ethidium bromide (24 - 72 h). Minimal mtDNA damage after EtBr was shown by distinct amplification patterns (at PCR) of D-loop repetitive region and by ~ 15% oxygen consumption decrease vs. basal (p<0.05). Such mtDNA damage was not sufficient to induce morphologic changes or apoptosis, whereas serum-stimulated increase in cell number was prevented by 25-30%. Under those conditions, baseline superoxide production, as well as levels of glutathione or nitrogen oxides or superoxide dismutase activity were unchanged. Baseline hydrogen peroxide production increased ~15%. VSMC membrane fraction NADPH oxidase activity was increased by 30-45% after mitochondrial dysfunction. However, oxidase activation due to AII (100 nM, 4h) was markedly abrogated, indicating that A-II-driven oxidase activation requires integrity of mitochondrial function. Accordingly, there were increases in baseline mRNA expression of Nox4 oxidase isoform, while the expected increase in Nox1 by AII was minimized. On the other hand, the NADPH oxidase activity induced by the endoplasmic reticulum stressor tunicamycin (Nox4 inducer) after mitochondrial dysfunction was abrogated, however simultaneously with increased Nox4 mRNA, thus indicating that the observed functional alterations in the oxidase complex in these conditions cannot be associated only to mRNA expression changes. After VSMC EtBr incubation for 72 h, similar dissociation between expression and activity was observed, with increase in Nox 1 and Nox4 mRNA by AII, without parallel increase in membrane fraction oxidase activity. Although there was little change in ER stress markers after 24h EtBr, protein disulfide isomerase (PDI), a redox chaperone recently described by us as a novel NAD(P)H oxidase regulator, exhibited a reversal of its subcellular traffic pattern. After 72 h EtBr, the expression of ER markers was strongly decreased and normal PDI traffic was restored. Confocal microscopy suggested possible co-localization between Nox1 and mitochondria. These results suggest a functionally relevant crosstalk between mitochondria and NADPH oxidase complex associated at least to changes in expression and/or subcellular traffic of catalytic or regulatory subunits of this complex.

INTRODUÇÃO: A ativação da NADPH oxidase de neutrófilos requer o acoplamento das subunidades citosólicas p47phox, p67phox, p40phox e Rac2 ao componente de membrana citocromo b558. Em trabalhos anteriores, nós mostramos que as isoformas vasculares da oxidase são reguladas pela proteína dissulfeto isomerase (PDI), uma chaperona redox. Neste trabalho, nós utilizamos um sistema cellfree semirecombinante como ferramenta para investigar o papel da PDI na ativação da NADPH oxidase do neutrófilo. RESULTADOS: Inibidores da PDI, scrambled RNAse (100g/mL) ou bacitracina (1mM), praticamente suprimiram a geração de superóxido. Para avaliação dos efeitos do estado redox da PDI sobre a atividade da oxidase, amostras de PDI foram previamente oxidadas (H2O2; 0,5 mM) ou reduzidas (DTT; 0,5 mM). A PDI oxidada (100 nM) aumentou a produção de superóxido em aproximadamente 30%, enquanto a mesma concentração de PDI reduzida promoveu efeito inverso, inibindo a atividade do complexo. A adição de um peptídeo contendo a seqüência peptídica do sítio ativo da PDI inibiu a produção de superóxido em 70%. Dados de imunolocalização e colocalização demonstraram que a interação da PDI com a subunidade p47phox parece ser intensificada pelo estímulo com PMA e envolvem modificações do estado redox de ambas as proteínas. CONCLUSÕES: Nossos dados confirmam a associação física e funcional entre a PDI e o complexo NADPH oxidase. Além disso, sugerem que a PDI exerça um importante papel como fator de regulação redox da ativação da oxidase. / Activation of the leukocyte NADPH oxidase requires the assembly of the cytosolic subunits p47phox, p67phox and p40phox and Rac2 with the membranebound cytochrome b558. We have previously shown that the vascular oxidase is regulated by the redox chaperone protein disulfide isomerase (PDI). Taking advantage of the semirecombinant cellfree system, we sought to investigate the role of PDI in the activation of neutrophil NADPH oxidase. The PDI thiol inhibitors scrambled RNase (100g/mL) or bacitracin (1mM), almost suppressed superoxide generation. In order to investigate if the redox status of PDI thiols could modulate superoxide generation, PDI was oxidized or reduced by treatment with H2O2 (0.5mM) or DTT (1mM), respectively. Oxidized PDI increased by 30% superoxide production, while reduced PDI diminished superoxide generation also in 30%. The addition of a peptide (1M) containing PDI´s exact active site sequence inhibited superoxide production by 70 %. Immuno and colocalization data demonstrated the interaction of PDI with the subunit p47phox to be intensified by PMA stimulation and to involve redox status exchange of both proteins. Our data confirm the physical and functional association between PDI and the oxidase complex. Moreover, we show a relevant role for PDI as a redoxdependent supportive factor for NADPH oxidase activation.

Foi estudado o efeito da lactona sesquiterpênica licnofolido sobre o \"burst\" respiratório de leucócitos polimorfonucleares inflamatórios (PMN) estimulados por forbol (PMA), pelo peptídeo quimiotático fMLP ou zimozan opsonizado (OZ). O licnofolido inibiu de forma dose-dependente a liberação de O2&#8226;- pelos PMN, sem alteração do período \"Iag\" do complexo NADPH. oxidase. O efeito foi mais acentuado quando os PMN foram estimulados diretamente pela via de proteína quinase C. A adição de ditiotreitol ou glutationa reduzida (GSH) às suspensões celulares antes da incubação com licnofolido preveniu parcialmente o efeito inibitório. O tratamento dos PMN com a lactona determinou uma queda drástica dos níveis celulares de GSH livre, sem incremento de glutationa oxidada (GSSG). A reação direta entre GSH e licnofolido foi confirmada com a detecção de um aduto glutationil-licnofolido através de identificação por espectrometria de massa (ESI-MS/MS). A S-tiolação protéica induzida pelo PMA foi reduzida em PMN tratados com Iicnofo/ido, como detectado através de determinação de incorporação de [35S], sendo que 80% desses tióis foram identificados como GSH. Uma série de proteínas S-glutationadas foi detectada através de autoradiografias, sendo que aquelas correspondentes a 38 e 24 kDa tiveram essa modificação póstraducional suprimida pelo tratamento com dose de licnofolido capaz de suprimir o \"burst\" respiratório dos PMN. Estes resultados indicam que a depleção celular de GSH causada pelo licnofolido impede a sustentação do \"burst\" respiratório pelos PMN, em correlação direta com a diminuição de S-glutationação protéica. / An investigation was made into the action of the sesquiterpene lactone lychnopholide on the respiratory burst of inflammatory polymorphonuclear leukocytes. Lychnopholide determined concentration-related inhibition of the generation of phorbol 12-myristate 13-acetate-, chemotatic peptide-, and opsonized zymozan-induced superoxide anion with no effect on the lag time of the assembly of the NADPH oxidase complex, such action was greater on the protein kinase C pathway that on both membrane receptor dependent stimuli via. Subsequent additions of D-glucose, Ca2+, Mg2+, dithiothreitol ar reduced glutathione (GSH) did not reverse the inhibitory action. The addition of both thiols prior to the lychnopholide treatment partially hindered the inhibition rate. The endogenous level of GSH in leukocytes was drastically depleted under the lychnopholide treatment, without corresponding increases occurring in the oxidized form (GSSG). A direct reaction between glutathione and lychnopholide was confirmed from a glutathionyl-lychnopholide adduct detected by electrospray mass spectrometry analysis and identified by tandem mass analysis in cellular extracts. Protein S-thiolation induced by PMA stimulation was decreased in lactone-treated PMN as detected by [35S] scintillation count, which indicated that about 80% of the thiols were glutathione. A subset of S-glutathionylated proteins was identified through gel electrophoresis, which revealed that the modification of the phorbol-triggered protein sulfhydryl in the protein bands corresponding to 38 and 24 kDa was precluded by the lychnopholide treatment correlated with respiratory burst inhibition. These results show that GSH depletion determined by lychnopholide treatment renders PMN to sustain respiratory burst, whose action is proportional to protein S-glutahionylation decrease.

O estresse oxidativo e a enzima NADPH oxidase-2 (NOX2) estão associados com a diminuição da massa funcional de células-&#946; em pacientes com diabetes do tipo 2 (DT2). Neste estudo, testamos o papel da NOX2 sobre a glicotoxicidade em células-&#946;. Ilhotas de camundongo C57BL/6J nocautes ou não para NOX2 (NOX2-KO e WT, respectivamente) foram isoladas e cultivadas por até 3 semanas em 10 ou 30 mmol/l de glucose (G10 e G30, respectivamente). A secreção de insulina foi maior nas ilhotas NOX2-KO vs. WT sem apresentar diferenças metabólicas ou do potencial redox da glutationa citosólica (EGSH). O cultivo de ilhotas em G30 aumenta a concentração de H2O2 e a oxidação de tióis no compartimento citosólico, seguido por aumento de apoptose de células-&#946;, mas, preservando a reposta máxima secretória. Estas respostas foram quase idênticas em ambos os tipos de ilhotas. Em conclusão, a NOX2 regula negativamente a secreção de insulina em ilhotas de camundongos C57BL/6J, mas não é um componente crítico para a sobrevivência de células &#946; em um modelo in vitro de glicotoxicidade. / Oxidative stress and NADPH oxidase-2 (NOX2) enzyme are associated to the decline of the functional &#946;-cell mass in type 2 diabetes (T2D). Here, we tested the role of NOX2 on &#946;-cell glucotoxicity. NOX2 knockout (NOX2 KO) and wild type (WT) C57BL/6J mice islets were isolated and cultured up to 3 weeks at 10 or 30 mmol/l glucose concentrations (G10 and G30, respectively). The insulin secretion was higher in NOX2-KO vs. WT islets despite similar metabolic and cytosolic glutathione-redox potential (EGSH) changes. The prolonged culture at G30 increases the H2O2 concentration and cytosolic thiol oxidation, followed by increased &#946;cell apoptosis but preserving maximal secretory response. These responses were almost identical in both types of islets. In conclusion, NOX2 is a negative regulator of insulin secretion in C57BL/6J mouse islets, but is not a critical component for &#946;-cell survival in a model of glucotoxicity in vitro.