O caranguejo de mangue Ucides cordatus é um forte hiper-hipo-osmorregulador que se encontra iso-osmótico ao ambiente na salinidade próxima a 20‰. A osmorregulação é realizada por diversos órgãos, mas principalmente pelas brânquias posteriores, enquanto as brânquias anteriores relacionam-se com a respiração. A regulação iônica é feita por muitas enzimas, sendo a principal a Na+-K+-ATPase (NKA). Tal enzima pode variar sua atividade em diversas condições ambientais, como a salinidade e/ou temperatura; é alterada por características físicas das membranas, como fluidez; e também modulada por ácidos graxos de fosfolipídios de membrana encontrados nas brânquias. O objetivo deste trabalho foi elucidar a conformação dos fosfolipídios de membrana, no que tange aos ácidos graxos destes, em animais submetidos a diferentes salinidades. Os caranguejos foram divididos e submetidos a três situações (n=4 por grupo): controle /iso-osmótico (salinidade 20‰), hipo-osmótico (10‰) e hiper-osmótico (30‰). Um grupo de animais foi exposto a um período de curto prazo (6 horas) e outro grupo a um período de 120 horas. As brânquias foram removidas e as frações lipídicas extraídas para configurar o perfil de ácidos graxos. Após montado o perfil das classes dos ácidos graxos, os mesmos foram determinados por cromatografia gasosa. A atividade específica da NKA foi mensurada com base na diferença entre a taxa de liberação de fosfato a partir de ATP. Os resultados mostraram um aumento dos ácidos graxos poliinsaturados (PUFA) sob o estresse hipo-osmótico em brânquias posteriores em ambas as frações, fosfatidilcolina (FC) e fosfatidiletanolamina (FE), em animais submetidos ao tratamento de 120 horas. PUFA tende a aumentar a fluidez de membrana, portanto, nesta condição a membrana talvez estivesse sob tal estado, mais permeável. No estresse hiper-osmótico, por outro lado, o FE de brânquias posteriores mostrou um aumento dos ácidos graxos saturados em animais também expostos a 120 horas. Tais ácidos graxos fazem com que a conformação da membrana se torne menos fluida, e menos permeável a solutos. Não houve diferença no perfil de ácidos graxos para animais expostos a 6 horas em diferentes salinidades. A atividade da NKA variou entre as diferentes exposições. / The mangrove\'s crab Ucides cordatus is a good hyper-hyposmoregulator that is isosmotic in a 20‰ salinity environment. The osmoregulation is performed by many organs, however the most important structure is the posterior gills. On the other hand, anterior gills are related to breathing. Ionic regulation is performed by several pumps, primarily by Na+-K+-ATPase (NKA). This enzyme performs its role due to environmental conditions such as salinity and/or temperature, but also to membrane\'s physics characteristics such as fluidity and composition of fatty acids. The purpose of this study was to evaluate the membrane\'s conformation in relation to fatty acids of phospholipids, when acclimated to different salinities. The crabs were divided into three groups (n = 4 per group): isosmotic/control (20‰ salinity), hyposmotic (10‰ salinity) and hyperosmotic (30‰ salinity). A group of animals were exposed to a short-term period (6 hours) and another group to a long-term period (120 hours). The gills were removed and their total lipids was extracted to set up the fatty acids profile (phospholipid class). The fatty acids profile were determined as phospholipid class by gas chromatography. The specific activity of NKA was based upon measurement of the phosphate released through the breakdown of ATP. The results showed that phosphatidylethanolamine (PE) and phosphatidylcoline (PC) from posterior gills exposed to 10‰ salinity for long-term had significantly higher levels of polyunsaturated fatty acids (PUFA). PUFA tends to increase membrane\'s fluidity, thus in the hyposmotic stressful situation, the membrane\'s conformation could be more fluid. When exposed to 30‰ salinity for long term, the PE of posterior gills showed increased levels of saturated fatty acids that implies in a less fluid membrane\'s conformation. There were no significant differences among fatty acids of phospholipids in gills of crabs exposed to a short-term period (6 hours). The specific activity of NKA ranged among the different salinities.

A caracterização bioquímica da (Na+,K+)-ATPase, uma importante enzima envolvida no controle osmo-iônico nos crustáceos osmorreguladores, foi realizada a partir de centrifugação diferencial de frações microsomais do tecido branquial do siri eurialino C. danae, coletado na Baía de Ubatuba e mantido a 33o/oo de salinidade (animais recém-capturados). A ultracentrifugação da fração microsomal em um gradiente contínuo de sacarose (10-50%) revelou a presença de um único pico de atividade (Na+, K+)-ATPase, coincidente com o pico de atividade K+-fosfatase. Ambas as atividades foram inibidas completamente pela ouabaína. O Western blotting da fração microsomal apresentou uma única banda imunoespecífica contra a subunidade alfa da (Na+, K+)-ATPase, sugerindo a presença de uma única isoforma para a cadeia alfa da enzima. A hidrólise do ATP ocorreu em sítios de alta afinidade que apresentaram interações sítio-sítio (nH=3,6) com uma atividade específica V= 35,4 ± 2,1 U/mg e K0,5= 54,0 ± 4,0 nM, bem como em sítios de baixa afinidade, que obedeceram uma cinética Michaeliana, com V= 271,5 ± 17,2 U/mg e KM = 55,0 ± 3,0 uM. A estimulação da atividade da enzima pelos íons Na+ (V= 302,1 ± 14,1 U/mg e K0,5= 5,80 ± 0,3 mM), Mg2+ (V= 309,7 ± 15,7 U/mg e K0,5= 0,48 ± 0,02 mM) e K+ (V= 294,0 ± 11,8 U/mg e K0,5= 1,61 ± 0,06 mM) ocorreu através de interações sítio-sítio, enquanto a estimulação pelos íons NH4+ obedeceu a uma cinética Michaeliana com V= 377,8 ± 22,7 U/mg e KM= 4,61 ± 0,27 mM). Interessantemente, os íons NH4+ estimularam sinergisticamente a atividade específica da enzima em cerca de 90% (V= 557,0 ± 28,3 U/mg), sugerindo que esses íons se ligam em diferentes sítios na molécula. A (Na+,K+)-ATPase do tecido branquial de C. danae hidrolisou o PNFF com V= 125,4 ± 7,5 U/mg, K0,5= 1,2 ± 0,1 mM, através de interações cooperativas (nH= 1,5). Além disso, essa atividade K+-fosfatase foi inibida competitivamente pelo ATP (KI= 57,2 ± 2,6 µM), sugerindo que os dois substratos foram hidrolisados no mesmo sítio da enzima. A estimulação da atividade K+-fosfatase da (Na+,K+)-ATPase pelos íons K+ (V= 121,0 ± 6,1 U/mg; K0,5= 2,1 ± 0,1 mM), Mg2+ (V= 125,3 ± 6,3 U/mg; K0,5= 1,0 ± 0,1 mM) e NH4+ (V= 126,1 ± 4,8 U/mg; K0,5= 13,7 ± 0,5 mM) ocorreram através de interações sítio-sítio, similarmente ao observado para o ATP. A ouabaína e o ortovanadato inibiram completamente a atividade (Na+,K+)-ATPase (KI= 147,2 ± 7,2 uM; KI= 11,2 ± 0,6 nM, respectivamente). Entretanto, para a atividade K+-fosfatase os valores determinados foram significativamente superiores (KI= 830,3 ± 42,5 uM; KI= 34,0 ± 1,4 nM, respectivamente). A inibição da atividade da (Na+,K+)-ATPase por essas duas substâncias foi afetada pela presença de íons NH4+. Entretanto, o mesmo não ocorreu com a atividade K+-fosfatase da enzima. A representação de Arrhenius revelou a ocorrência de uma transição de fase próximo a 19°C, com deltaH1= 15.939 cal/mol e outra a 38°C com deltaH2= 7.719 cal/mol. Temperaturas acima de 43°C provocaram uma rápida inativação da (Na+,K+)-ATPase. Esta é a primeira demonstração da presença de um sítio de alta afinidade para o ATP na (Na+,K+)-ATPase de crustáceo. Os resultados obtidos sugerem que as atividades (Na+,K+)-ATPase e K+-fosfatase pertencem à mesma enzima e que a preparação não apresenta contaminações por outras ATPases e/ou fosfatases. Do ponto de vista fisiológico, os resultados deste trabalho são relevantes em relação à excreção ativa dos íons NH4+ pelos crustáceos. / The modulation by Mg+2, Na+, K+, NH4+ ions and ATP of the (Na+, K+)-ATPase activity in a microsomal fraction from Callinectes danae gills was analyzed. ATP was hydrolyzed at high-affinity binding sites at a maximal rate of V= 35.4 ± 2.1 U/mg and K0.5= 54.0 ± 3.6 nM, obeying cooperative kinetics (nH= 3.6). At low-affinity sites, the enzyme hydrolyzed ATP obeying Michaelis-Menten kinetics with KM= 55.0 ± 3.0 uM and V= 271.5 ± 17.2 U/mg. This is the first demonstration of a crustacean (Na+, K+)-ATPase possessing two ATP hydrolyzing sites. Stimulation by sodium (K0.5= 5.80 ± 0.30 mM), magnesium (K0.5= 0.48 ± 0.02 mM) and potassium ions (K0.5= 1.61 ± 0.06 mM) exhibited site-site interactions, while that by ammonium ions obeyed Michaelis-Menten kinetics (KM= 4.61 ± 0.27 mM). Ouabain (KI= 147.2 ± 7.2 uM) and orthovanadate (KI= 11.2 ± 0.6 nM) completely inhibited ATPase activity, indicating the absence of contaminating ATPase and/or neutral phosphatase activities. Ammonium and potassium ions synergistically stimulated the enzyme, increasing specific activities up to 90%, suggesting that these ions bind to different sites on the molecule and that the presence of each ion modulates enzyme stimulation by the other. The kinetic properties of a microsomal gill (Na+,K+)-ATPase were also analyzed using p-nitrophenylphosphate as substrate. The (Na+,K+)-ATPase hydrolyzed the substrate obeying cooperative kinetics (n= 1.5) at rates of V= 125.4 ± 7.5 U/mg and K0.5= 1.2 ± 0.1 mM and ATP competitively inhibited K+-phosphatase activity (KI= 57.2 ± 2.6 µM). Enzyme stimulation by potassium (V= 121.0 ± 6.1 U/mg; K0.5= 2.1 ± 0.1 mM) and magnesium ions (V= 125.3 ± 6.3 U/mg; K0.5= 1.0 ± 0.1 mM) was cooperative. Ammonium ions stimulated the enzyme through site-site interactions to a rate of V= 126.1 ± 4.8 U/mg with K0.5= 13.7 ± 0.5 mM. However, the K+-phosphatase activity was not synergistically stimulated using potassium plus ammonium ions. Sodium ions (KI= 36.7 ± 1.7 mM), ouabain (KI= 830.3 ± 42.5 uM) and orthovanadate (KI= 34.0 ± 1.4 nM) completely inhibited K+-phosphatase activity. The data show that the K+-phosphatase activity corresponds strictly to the (Na+,K+)-ATPase. This is the first invertebrate (Na+,K+)-ATPase shown to exhibit both high- and low-affinity sites for ATP hydrolysis and synergistic stimulation by potassium and ammonium ions (Masui et al., 2002). Further characterization of the K+-phosphatase activity will reveal its specific kinetic characteristics and may become a useful tool in comparative osmoregulatory studies.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Epilepsy is a disease that affects about 1-2% of the general population. Considering the high number of patients with epilepsy who are refractory to currently available drugs, it is important to search for new anticonvulsant drugs. For this it is important that reproduces model epilepsy, such as the pilocarpine model, a muscarinic agonist causing limbic seizures and status epilepticus, which after a latency period is characterized by a temporal lobe epilepsy. A potential drug target in the treatment of epilepsy is the Na+,K+-ATPase, which is characterized by being a plasma membrane protein having important role in the maintenance of cellular ionic homeostasis, changes in the Na+,K+-ATPase activity directly affect cell signaling via neurotransmitters and neuronal activity. In this context, a impair the functioning of the Na+,K+-ATPase leads to an increased or decreased neuronal excitability, depending on the degree of inhibition induced neuronal and type affected. Therefore, the present study searched for the role of Na+,K+-ATPase and the specific antibody that enhances the activity of Na+,K+-ATPase (DRRSAb) in the pilocarpine model in C57BL/6 mice challenged with pentylenetetrazol (PTZ). It was seen that the activity of Na+,K+-ATPase was decreased in hippocampus of epileptic mice, 60 days after status epilepticus (SE). Furthermore, the Michelis-Menten constant for different ATP concentrations increased in the SE. Reduced activity of Na+,K+-ATPase appears to involve the nitration of α subunit, but no changes in the expression or its phosphorylation state at Ser943 was found. Interestingly, activation of Na+,K+-ATPase intrahippocampal injection with a specific antibody (DRRSAb) produced against a regulatory site of the α subunit, decreases susceptibility to myoclonic seizures induced by PTZ in epileptic animals. On the other hand, the administration of DRRSAb in the hippocampus of naive animals facilitated the onset of seizures induced by PTZ. Quantitative analysis of hippocampal EEG recordings revealed that DRRSAb increased the percentage of total power contributed by delta frequency band (0-3 Hz) to large irregular amplitude pattern of hippocampal EEG. On the other hand, no DRRSAb-induced changes were found regarding the theta functional state. Therefore, activation of Na+,K+-ATPase activity as a novel approach in seizure disorders, may become a potential target for epilepsy. / A epilepsia é uma doença que atinge cerca de 1 % da população em geral. Embora vários tratamentos farmacológicos sejam utilizados, um elevado número de pacientes com epilepsia são refratários às drogas disponíveis atualmente o que torna importante à busca por novas drogas anticonvulsivantes. Para isso, é necessário um modelo que reproduza a epilepsia, como é o caso do modelo da pilocarpina, um agonista muscarínico que causa convulsões límbicas e status epilepticus (SE), que após crises recorrentes se caracteriza por uma epilepsia do lobo temporal. Um possível alvo farmacológico na terapia da epilepsia é a enzima Na+, K+-ATPase, que se caracteriza por ser uma proteína de membrana plasmática que tem um papel importante na manutenção da homeostase iônica celular cuja mudança na atividade da Na+, K+-ATPase afeta diretamente a sinalização celular via neurotransmissores e a atividade neuronal. Neste contexto, um prejuízo ao funcionamento da Na+, K+-ATPase ocasiona aumento ou diminuição da excitabilidade neuronal, dependendo do grau de inibição induzido e do tipo neuronal afetado. Portanto, o presente estudo, procurou o papel da Na+, K+-ATPase e de um anticorpo específico que aumenta a atividade da Na+, K+-ATPase (DRRSAb), no modelo da pilocarpina em camundongos C57BL/6 e sobre a susceptibilidade ao pentilenotetrazol (PTZ). Foi constatado que a atividade da Na+, K+-ATPase está diminuída no hipocampo de camundongos 60 dias após o SE. Além disso, a constante de Michelis-Menten para as diferentes concentrações de ATP aumentou no grupo pós-SE. A redução da atividade da Na+,K+-ATPase parece envolver a nitração da subunidade α, mas nenhuma alteração na expressão ou no estado de fosforilação na Ser943 foi encontrada. Interessantemente, a ativação da Na+, K+-ATPase, com uma injeção intrahipocampal do anticorpo DRRSAb produzido contra um local regulador da subunidade α, diminui a susceptibilidade para crises mioclônicas induzida por PTZ nos animais epilépticos. Por outro lado, a administração de DRRSAb no hipocampo de animais normais facilitou o aparecimento de convulsões induzidas por PTZ. A análise quantitativa do registro eletroencefalográfico (EEG) no hipocampo, revelou que o DRRSAb aumentou a porcentagem de poder total na frequência da banda delta (0-3 Hz), quando analisado padrão de atividade irregular de grande amplitude (LIA). Por outro lado, não houve alterações induzidas pelo DRRSAb sobre o estado funcional do ritmo teta. Portanto, a ativação Na+, K+-ATPase, como uma nova abordagem em distúrbios convulsivos, pode tornar-se um alvo farmacológico em potencial na epilepsia.

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Die Zebrafischmutation heart and mind (had), welche die alpha1B1-Untereinheit der Na+,K+ ATPase betrifft, verzögert die Streckung des Herzschlauches und führt zu weiteren Entwicklungsanomalien, die an andere Zellpolaritätsmutanten wie nagie oko (nok) und heart and soul (has) erinnern. In dieser Arbeit habe ich die Funktion und Regulation von Had/Na+,K+ ATPase während der Herzmorphogenese des Zebrafisches und seine möglichen Interaktionen mit Has/Prkci und Nok/Mpp5 untersucht. In konnte nachweisen, dass genetische Interaktionen zwischen had und nok in der Aufrechterhaltung von Zonula-Occludens-1-(ZO-1)-positiven Adhäsionsbändern Adhäsionsbändern in myokardialen Zellen während der Herzentwicklung nachweisen. Meine Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Interaktion zwischen Nok/Mpp5 und Had/Na+,K+ ATPase zur Aufrechterhaltung der myokardialen ZO-1-Adhäsionsbändern die Funktion der Na-Pumpe erfordert und dass die korrekte Ionengradienten zur Aufrechterhaltung der myokardialen Integrität beiträgt. Meine Ergebnisse zeigen eine Phosphorylierung des N-terminalen Endes von Had/ Na+,K+ ATPase durch PKCs. PKCs wurden bereits mit der Regulation der Na-Pumpen-Funktion durch Phosphorylierung von N-terminalen Resten in Verbindung gebracht. Meine Ergebnisse legen die Möglichkeit nahe, dass dieser Mechanismus im Zebrafisch konserviert ist. Die Analyse der subzelluläre Lokalisation einer Phosphorylierungs-defizienten Form von Had/Na+,K+ ATPase legt nahe, dass während Herzschlauch-elongation die Had/Na+,K+ ATPase-Aktivität an der Zellmembran durch die Phosphorylierung an einer amino-terminalen Amino-säure reguliert wird. Frühere Studien legen nahe, dass die Herzmorphogenese durch direkte Phosphorylierung von Has/Prkci-Zielen gesteuert wird. Die Identifikation von Has/Prkci-Phosphorylierungs-Zielen könnte dazu beitragen, Herzmorphogenese besser zu verstehen. Aus diesem Grund wurde ein chemisch-genetischer Ansatz entwickelt, um direkte Phosphorylierungs-Ziele von Has/Prkci zu identifizieren. / The zebrafish heart and mind (had) mutation which disrupts the alpha1B1 subunit of Na+,K+ ATPase causes heart tube elongation defects and other developmental abnormalities that are reminiscent of several epithelial cell polarity mutants including nagie oko (nok) and heart and soul (has). In this work, I investigated the function and regulatory mechanisms of Had/Na+,K+ ATPase during zebrafish cardiac morphogenesis, as well as its´ possible interactions with Has/Prkci and Nok/Mpp5. In this study, I demonstrate genetic interactions between had and nok in maintaining Zonula occludens-1 (ZO-1) positive junction belts within myocardial cells during heart development. My results strongly suggest that the interaction between Nok/Mpp5 and Had/Na+,K+ ATPase in the maintenance of myocardial ZO-1 junction belts requires the Na pump function and that the correct ionic balance contributes to the maintenance of myocardial integrity. My results show phosphorylation of the N-terminal intracellular tail of Had/Na+,K+ ATPase by PKCs. PKCs have previously been implicated in the regulation of the Na pump function via phosphorylation of N-terminal residues. Therefore, my results raise the possibility that this mechanism is conserved in the zebrafish embryo. The analysis of the subcellular distribution of a phosphorylation-deficient form of Had/Na+,K+ ATPase suggests that, during heart tube elongation, Had/Na+,K+ ATPase activity is regulated at the membrane via phosphorylation at an amino-terminal site. Previous studies suggest that heart morphogenesis is driven via direct phosphorylation of Has/Prkci targets. Therefore, identification of Has/Prkci phosphorylation targets would contribute to better understand cardiac morphogenesis. For this purpose, a chemical genetic approach was designed to identify Has/Prcki direct phosphorylation targets.

Alterações no receptor N-metil-D-aspartato(NMDAR) marcam o envelhecimento. Um dos efeitos desta via é a ativação da óxido nítrico sintase (NOS) e a produção GMP cíclico (GMPc), promovendo modulação da Na+,K+-ATPase. A proteína αKlotho tem função anti-envelhecimento, e os animais hipomórficos para klotho (kl-/-) são caracterizados por danos periféricos e no Sistema Nervoso Central (SNC). O objetivo deste trabalho é verificar possíveis alterações na via NMDAR-NOS-GMPc e na Na+,K+-ATPase no SNC de camundongos kl-/-. Os dados obtidos apontam para um aumento da fosforilação do NMDAR , atividade da NOS, e redução de GMPc em hipocampo. Em cerebelo ocorre uma redução na fosforilação do NMDAR, atividade da NOS, sem alterações nos níveis de GMPc. Diferenças na expressão das subunidades GluN2 do NMDAR ocorrem em ambas estruturas. Também, observamos uma redução na atividade da α2/α3-Na+,K+-ATPase em cerebelo, e alterações na expressão de α2 e α3 em hipocampo e de α2 em cerebelo. Os dados reforçam a participação destas vias nas alterações em SNC dos animais kl-/-. / Alterations in N-Methyl-D-Aspartate receptor (NMDAR) are typical features of aging. Nitric oxide synthase (NOS) activation and cyclic GMP (cGMP) production, promoting Na+,K+-ATPase modulation are key events in NMDAR signaling. αKlotho protein has anti-aging function, and mice carrying hypomorph allele for klotho gene (kl-/-) are characterized by systemic and central nervous system (CNS) damage. The aim of this work is to verify whether alterations in NMDAR-NOS-cGMP pathway and in Na+,K+-ATPase occur in the CNS of kl-/- mice. Present data point for an increase in NMDAR phosphorylation, NOS activity and reduction in cGMP levels. In cerebellum, a decrease in NMDAR phosphorylation and NOS activity occur, with no changes in cGMP levels. Both situations are followed by changes in GluN2 subunity expression. Furthermore, we saw a reduction in α2/α3-Na+,K+-ATPase activity in cerebellum, and alterations in α2 and α3 in hippocampus and in cerebellar α2. Data presented support these pathways participation in age related conditions, using kl-/- mice as a model to study CNS damage.

A ouabaína (OUA) promoveu hipertensão arterial (HA) após 5, 10 e 20 semanas de tratamento e modificou a função vascular de artérias mesentéricas de resistência (AMR). O tratamento por 5 semanas com OUA aumentou o óxido nítrico (NO) e a expressão protéica da isoforma neuronal de óxido nítrico (nNOS), ao passo que diminuiu os prostanóides vasoconstritores. Além disso, reduziu a expressão protéica da Cu-Zn superóxido dismutase (SOD) e aumentou a atividade funcional da Na+K+-ATPase. Já o tratamento por 10 semanas com OUA aumentou NO e prostanóides vasodilatadores, enquanto diminuiu a expressão protéica da nNOS e da COX-2. O tratamento por 20 semanas reduziu o NO e a expressão protéica da nNOS. Porém, aumentou o ânion superóxido, o tromboxano A2 e a expressão protéica de ambas: a SOD e a COX-2. Em conclusão, o tratamento com OUA promoveu HA e alterações funcionais em AMR, sendo estas dependentes do tempo analisado, pois no tratamento durante 5 e 10 semanas estas alterações não contribuem para a manutenção da HA, enquanto que o tratamento durante 20 semanas contribui. / Ouabain treatment (OUA) developed hypertension after 5, 10 and 20 weeks and modified the vascular function in mesenteric resistance arteries (MRA). 5-weeks treatment with OUA increased nitric oxide (NO) and neuronal isoform of nitric oxide (nNOS) protein expression. On the other side, this treatment reduced vasoconstrictors prostanoids. Besides decreased Cu-Zn superoxide dismutase (SOD) protein expression and increased functional activity of Na+K+-ATPase. 10-weeks treatment enhance NO and vasodilators prostanoids but reduced both nNOS and COX-2 protein expression. 20-weeks treatment reduced NO and nNOS protein expression. Nevertheless increased anion superoxide, tromboxan A2 and both SOD and COX-2 protein expression. In conclusion, OUA treatment induced HA and functional alterations in MRA that are time-dependents, because in 5 and 10 weeks of treatment these alterations are not likely to maintenance of HA, but the changes observed in the treatment during 20 weeks contributes.

As propriedades bioquímicas da (Na+,K+)-ATPase branquial do siri eurialino Callinectes danae aclimatado à salinidade de 15 o/oo foram estudadas. A análise do gradiente de centrifugação em sacarose revelou a presença de um único pico entre 30-35% de sacarose, com uma boa correlação entre as atividades PNFFase a ATPase totais e (Na+,K+)-ATPase. A atividade residual observada na presença de ouabaína 3 mM sugere a presença de outros sistemas de enzimas atuantes. A eletroforese em condições desnaturantes nos microsomas de brânquias de C. danae em animais recém-coletados em salinidade de 33 o/oo (não aclimatados) e de aclimatados a salinidades de 15 e 33 o/oo por um período de 10 dias mostrou a presença de pequenas diferenças nos padrões eletroforéticos das diferentes amostras. A análise por Western blot mostrou um aumento significativo da proporção relativa da subunidade alfa da (Na+,K+)-ATPase em relação à proteína total na fração microsomal do tecido branquial de animais aclimatados à salinidade de 15 o/oo quando comparados aos animais aclimatados a 33 o/oo. Entretanto, proporções similares de subunidade alfa foram observadas para amostras de animais recém-coletados a salinidade de 33 o/oo e aclimatados a 15 o/oo. A estimulação da atividade (Na+,K+)-ATPase pelo ATP ocorreu através de uma curva de saturação monofásica apresentando interações sítio-sítio (nH=1,2), com V= 298,8 ± 16,7 U/mg, com K0,5 de 174,2 ± 9,8 uM. A estimulação da atividade ATPase da (Na+,K+)-ATPase por íons Mg2+ (V= 299,16 ± 14,06 U/mg; K0,5= 767,31 ± 36,06 uM), íons Na+ (V= 309,0 ± 15,8 U/mg; K0,5= 7,8 ± 0,4 mM), íons K+ (V= 300,6 ± 15,3 U/mg; K0,5= 1,63 ± 0,08 mM) e íons NH4+ (V= 345,1 ± 19,0 U/mg; K0,5= 6,0 ± 0,3 mM) ocorreu através de interações sítio-sítio. A atividade da enzima foi modulada sinergisticamente pelos íons K+ com atividade máxima variando de 300,6 ± 15,3 U/mg para 514,6 ± 26,2 U/mg, na ausência e na presença 50 mM de íons NH4+, respectivamente. Além disso, foi observado um significativo aumento na afinidade aparente da enzima pelo íon K+ da ordem de 10 vezes (diminuiu de 1,6 ± 0,08 mM para 0,157 ± 0,008 mM). Similarmente ao observado para os íons K+, o íon NH4+ estimulou sinergisticamente a atividade da enzima na presença de diferentes concentrações de íons K+. A estimulação da atividade da enzima pelo íon NH4+ também ocorreu através de interações cooperativas entre os sítios. Embora tenha sido observado um aumento da atividade específica da enzima de 345,1 ± 19,0 U/mg para 516,8 ± 27,9 U/mg, não foram observadas variações significativas nos valores de nH e K0,5 com o aumento da concentração de íons K+. A ouabaína inibiu cerca de 90% da atividade ATPase total. A inibição pela ouabaína apresentou valor de KI de 45,09 ± 2,51 uM. O ortovanadato também inibiu atividade (Na+,K+)-ATPase na mesma faixa (90%) através de uma curva de inibição monofásica, com valor de KI da ordem de 1,31 ± 0,06 uM. O emprego de bafilomicina A1, tapsigargina e teofilina, juntamente com a ouabaína, na atividade ATPase total descartam a presença de V-ATPase, Ca2+-ATPase ou fosfatase, respectivamente. Apesar da inibição por oligomicina corresponder a menos de 3,7%, esse valor aparentemente sugere a presença de uma F0F1-ATPase. Além disso, a inibição por ácido etacrínico, em conjunto com os experimentos de estimulação por da atividade ATPase da enzima por íons Na+ sugere fortemente a presença de uma K+-ATPase. A (Na+,K+)-ATPase hidrolisou o substrato PNFF obedecendo à cinética Michaeliana com velocidade de V= 102,9 ± 4,3 U/mg e KM= 1,7 ± 0,1 mM. Já a estimulação da atividade K+-fosfatase da enzima por íons Mg2+ (V= 93,7 ± 2,3 U/mg; K0,5= 1,40 ± 0,03 mM), K+ (V= 94,9 ± 3,5 U/mg; K0,5= 2,9 ± 0,1 mM) e NH4+ (V= 106,2 ± 2,2 U/mg; K0,5= 9,8 ± 0,2 mM) seguiu uma cinética cooperativa, sugerindo a presença de múltiplos sítios de ligação. Entretanto, a atividade K+-fosfatase não foi estimulada sinergísticamente na presença de íons K+ mais NH4+. Os íons sódio (KI= 22,7 ± 1,7 mM) e ortovanadato (KI= 28,1 ± 1,4 nM) inibiram completamente a atividade fosfatase total através de uma única curva de inibição. / The biochemical properties of the (Na+,K+)-ATPase from the gill microsomal tissue of the euryhaline, marine, swimming crab Callinectes danae, acclimated to 15 0/00 salinity, were investigated. Sucrose gradient centrifugation analyses revealed a unique peak, between 30-35% sucrose, coincident with the total PNPPase, ATPase, and (Na+,K+)-ATPase activities. The residual activity observed in the presence of 3 mM ouabain suggests the existence of other enzyme systems. Electrophoresis under denaturing conditions, using material from fresh-caught crabs (33 o/oo salinity, not acclimated), and from crabs acclimated to 15 or 33 o/oo salinity, for 10 days, revealed differences in migration pattern. Western blot analyses showed a significant increase in the amount of (Na+,K+)-ATPase alpha-subunit relative to total protein, for crabs acclimated to 15 o/oo compared to those acclimated to 33 o/oo salinity. However, the proportion of alpha-subunit in samples from fresh-caught crabs acclimated to 33 o/oo and those acclimated to 15 o/oo salinity was similar. (Na+,K+)-ATPase activity was stimulated by ATP and showed a single saturation curve, exhibiting site-site interactions (nH=1.2), with V= 298.8 ± 16.7 U/mg, and K0.5= 174.2 ± 9.8 uM. Stimulation of the ATPase activity by Mg2+ (V= 299.16 ± 14.06 U/mg; K0.5= 767.31 ± 36.06 uM), Na+ (V= 309.0 ± 15.8 U/mg; K0.5= 7.8 ± 0.4 mM), K+ (V= 300.6 ± 15.3 U/mg; K0.5= 1.63 ± 0.08 mM) and NH4+ ions (V= 345.1 ± 19.0 U/mg; K0.5= 6.0 ± 0.3 mM) occurred through site-site interactions. (Na+,K+)-ATPase activity was synergistically modulated by K+ ions, maximum activity varying from 300.6 ± 15.3 U/mg to 514.6 ± 26.2 U/mg, in the absence and presence of 50 mM NH4+ ions, respectively. K+ ions induced a 10-fold increase in enzyme apparent affinity (from 1.6 ± 0.08 mM to 0.157 ± 0.008 mM). As for K+ ions, NH4+ synergistically stimulated enzyme activity in the presence of variable K+ concentrations. The stimulation by NH4+ ions exhibited cooperative, site-site interactions. Although an increase in specific activity from 345.1 ± 19.0 U/mg to 516.8 ± 27.9 U/mg was seen, no significant changes in nH and K0.5 were observed. Ouabain inhibited total ATPase activity by about 90%, showing a KI= 45.09 ± 2.51 uM. Orthovanadate also inhibited the (Na+,K+)-ATPase with a KI of 1.31 ± 0.06 uM. Although the inhibitory effect of oligomycin was minimal (3.7%), this inhibition may suggest F0F1-ATPase activity. The inhibition by ethacrynic acid, in association with Na+ ion stimulation of the ATPase activity, suggests the presence of a K+-ATPase. The (Na+,K+)-ATPase hydrolyzed PNPP (K+-phosphatase activity) obeying Michaelian kinetics, with V= 102.9 ± 4.3 U/mg and KM= 1.7 ± 0.1 mM. The stimulation of K+-phosphatase activity by Mg2+ (V= 93.7 ± 2.3 U/mg; K0.5= 1.4 ± 0.03 mM), K+ (V= 94.9 ± 3.5 U/mg; K0.5= 2.9 ± 0.1 mM), and NH4+ ions (V= 106.2 ± 2.2 U/mg; K0.5= 9.8 ± 0.2 mM) following cooperative kinetics, suggests multiple binding sites. K+-phosphatase activity, however, was not synergistically stimulated by K+ and NH4+. Sodium ions (KI= 22.7 ± 1.7 mM), and orthovanadate (KI= 28.1 ± 1.4 nM) totally inhibited the total phosphatase activity.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Spermidine (SPD) is an endogenous polyamine with polycationic structure present in the central nervous system of mammals. SPD regulates biological processes, such as Ca2+ influx by glutamatergic N-methyl-D-aspartate receptor (NMDA receptor), which has been associated with nitric oxide synthase (NOS) and cGMP/PKG pathway activation and a decrease of Na+,K+-ATPase activity in rats cerebral córtex synaptossomes. Decreased Na+,K+-ATPase activity, as well as decreased enzyme expression, directly impairs neurotransmitter signaling with deleterious consequences on learning and memory. The enzyme Na+,K+-ATPase establishes Na+ and K+ gradients across membranes of excitable cells and by this means maintains membrane potential and controls intracellular pH and volume. However, it has not been defined whether SPD modulates Na+,K+-ATPase activity in the hippocampus. In this study we investigated whether SPD alters Na+,K+-ATPase activity in slices of hippocampus from rats, and possible underlying mechanisms. Hippocampal slices and homogenates were incubated with SPD (0.05-10 μM) for 30 minutes. SPD (0.5 and 1 μM) decreased Na+,K+-ATPase activity in slices, but not in homogenates. MK-801 (100 μM), a non-competitive antagonist of NMDA receptor, arcaine (0.5 μM), an antagonist of the polyamine binding site at the NMDA receptor, and L-NAME (100 μM), a nitric oxide synthase inhibitor, prevented the inhibitory effect of SPD (0.5 μM). ODQ (10 μM), a guanylate cyclase inhibitor, and KT5823 (2 μM), a protein kinase G inhibitor, also prevented the inhibitory effect of SPD on Na+,K+-ATPase activity. SPD (0.5 and 1.0 μM) increased NO2 plus NO3 (NOx) levels in slices, MK-801 (100 μM) and arcaine (0.5 μM) prevented the effect of SPD (0.5 μM) on the NOx content. These results suggest that SPD-induced decrease of Na+,K+-ATPase activity involves NMDA/NOS/cGMP/PKG pathway. / A espermidina (SPD) é uma poliamina endógena com estrutura policatiônica presente no sistema nervoso central (SNC) de mamíferos. A SPD regula muitos processos biológicos, como o influxo de cálcio através dos receptores glutamatérgicos N-metil-D-aspartato (NMDA), o qual tem sido associado com a ativação da enzima óxido nítrico sintase (NOS) e da via de sinalização da guanosina mono fosfato cíclica/proteína quinase dependente de GMPc (GMPc/PKG). Sabe-se que uma diminuição da atividade da Na+,K+-ATPase, bem como a sua expressão, prejudica diretamente a sinalização de neurotransmissores, comprometendo tanto aprendizado e a memória. A enzima Na+,K+-ATPase estabelece os gradientes de Na+ e K+ através da membrana de células excitáveis e desta forma mantém o potencial de membrana e contribui para o controle do volume e do pH celular. No entanto, não está bem definido se a SPD modula a atividade da Na+,K+-ATPase no hipocampo de ratos. Neste estudo foi investigado se SPD altera a atividade da Na+,K+-ATPase em fatias de hipocampo de ratos, e o possível mecanismo envolvido neste processo. As fatias e o homogeneizado de hipocampo foram incubados com SPD (0,05-10 M) por 30 minutos. SPD (0,5 e 1 M) diminuíram a atividade da Na+,K+-ATPase em fatias, mas não no homogeneizado de hipocampo. MK-801 (100 μM), um antagonista não competitivo do receptor NMDA, arcaína (0,5 M), um antagonista do sítio de ligação das poliaminas no receptor NMDA, e L-NAME (100 μM), um inibidor da NOS, preveniram o efeito inibitório da SPD (0,5 M). ODQ (10 μM), um inibidor da enzima guanilato ciclase, e KT5823 (2 μM), um inibidor da proteína quinase dependente de GMPc, também preveniram o efeito inibitório da SPD sobre a atividade da Na+,K+-ATPase. SPD (0,5 e 1,0 μM) aumentaram os níveis de NO2 plus NO3 (NOx) nas fatias de hipocampo. MK-801 (100 μM) e arcaína (0,5 μM) preveniram o efeito da SPD (0,5 μM) sobre conteúdo de NOx. Estes resultados sugerem que a diminuição da atividade da Na+,K+-ATPase induzida pela SPD envolve a via de sinalização NMDA/NOS/GMPc/PKG.

Aflatoxins are produced by Aspergillus flavus fungi, mainly A. parasiticus and A. nomius. Aflatoxin B1 (AFB1) is the most common and highly toxic mycotoxin, presents carcinogenic, mutagenic and teratogenic effects. This mycotoxin has been detected in cultures of worldwide importance such as maize, groundnuts, beans, rice, wheat, cotton, sorghum, fruit and also in animal feed. AFB1 exerts its effects after its conversion into liver 8,9-epoxide by the action of cytochrome P-450, which reacts with cellular macromolecules, including proteins, RNA and DNA. Furthermore, there is an increase in levels of reactive oxygen species, altered neurobehavioral performance, damage to motor coordination, and decreased protein levels. Studies show that AFB1 alter the levels of neurotransmitters such as norepinephrine, serotonin and dopamine, and it is known that these changes influence the behavior of animals, also inhibits the activity of the enzyme Na+, K+-ATPase. This enzyme in the brain is essential for the maintenance of the electrochemical gradient, maintenance of resting potential and the release and uptake of neurotransmitters. Thus, a decrease in activity Na+, K+-ATPase could cause increased neuronal excitability, facilitating the occurrence of seizures. Thus, the aim of this study was to investigate the influence of AFB1 in facilitating seizures induced by a subconvulsant dose of pentylenetetrazol (PTZ), and evaluate its toxic effects on the brain, by determining the activity of Na+, K+-ATPase and oxidative stress parameters after acute exposure to AFB1 in rats. EEG recording of the animals was performed after acute oral administration of AFB1 (250 mg/kg) followed by a subconvulsant dose of pentylenetetrazol (30 mg/kg, ip). Prior administration of AFB1 to PTZ reduced the latency of myoclonus, did not alter the total amplitude of the brain waves, and concomitant exposure to PTZ reduced the activity total, α1 and α2/α3 of the enzyme Na+, K+-ATPase in the cerebral cortex. In the hippocampus, the AFB1 and PTZ reduced total and α2/α3 activity of the Na+, K+-ATPase. The AFB1 not alter the activity of catalase (CAT), and glutathione-S-transferase (GST) in the cerebral cortex of animals. We conclude that AFB1 exerts neurotoxic effect, facilitating seizures induced by PTZ possibly by inhibiting Na+, K+-ATPase activity. / As aflatoxinas são produzidas principalmente pelos fungos Aspergillus flavus, A. parasiticus e A. nomius. A aflatoxina B1 (AFB1) é a micotoxina mais frequente e altamente tóxica, apresenta efeitos carcinogênicos, mutagênicos e teratogênicos. Esta micotoxina tem sido detectada em culturas de importância em todo o mundo, como milho, amendoim, feijão, arroz, trigo, algodão, sorgo, frutas e também em rações de animais. A AFB1 exerce seus efeitos após sua conversão hepática em 8,9-epóxido, pela ação de enzimas do citocromo P-450, o qual reage com macromoléculas celulares, incluindo proteínas, RNA e DNA. Além disso, há um aumento nos níveis de espécies reativas de oxigênio, alteração do desempenho neurocomportamental, prejuízos à coordenação motora, e diminuição dos níveis proteicos. Estudos revelam que a AFB1 altera os níveis de neurotransmissores como a norepinefrina, serotonina e dopamina, e sabe-se que estas alterações influenciam no comportamento dos animais, como também inibe a atividade da enzima Na+,K+-ATPase, enzima que no cérebro, é essencial para a manutenção do gradiente eletroquímico, manutenção dos potenciais de repouso e liberação e captação de neurotransmissores. Assim, uma diminuição da atividade Na+,K+-ATPase pode ocasionar aumento da excitabilidade neuronal, facilitando a ocorrência de convulsões. Sendo assim, o objetivo deste trabalho foi investigar a influência da AFB1 em facilitar as convulsões induzidas por uma dose subconvulsivante de pentilenotetrazol (PTZ), e avaliar seus efeitos tóxicos sobre o cérebro, através da determinação da atividade da Na+,K+-ATPase e parâmetros de estresse oxidativo após a exposição aguda à AFB1 em ratos. Foi realizado o registro eletroencefalográfico dos animais após a administração oral aguda de AFB1 (250 μg/kg) seguida por uma dose subconvulsivante de pentilenotetrazol (30 mg/kg, i.p.). A administração prévia da AFB1 ao PTZ reduziu a latência das mioclonias, não alterou a amplitude global das ondas cerebrais, e a exposição concomitante ao PTZ reduziu a atividade total, α1 e α2/α3 da enzima Na+,K+-ATPase no córtex cerebral. No hipocampo, a AFB1 e o PTZ reduziram a atividade total e α2/α3 da Na+,K+-ATPase. A AFB1 não alterou a atividade da catalase (CAT) e da glutationa-S-transferase (GST) no córtex cerebral dos animais. Concluímos que a AFB1 exerce efeito neurotóxico, facilitando as convulsões induzidas por PTZ, possivelmente devido à redução da atividade da enzima Na+,K+-ATPase.