Traumatic Brain Injury (TBI) is the major cause of death or cognitive deficits in industrialized countries. Although studies have indicate that the oxidative stress and functional deficits after TBI are connected events, the mechanisms that outline the development of these cognitive deficits are, still, limited. In this context, we investigated the involvement of oxidative stress markers (thiobarbituric acid reactive species; TBARS and protein carbonylation) and the Na+,K+-ATPase enzyme activity on the spatial learning after one and three months from a fluid percussion injury (FPI) in rats. The results revealed that FPI increase the latency of escape and the number of the errors on the Barnes Maze Test one and three months after FPI. We also found an increase of TBARS and protein carbonylation in parietal cortex after one and three months FPI. In addition, statistical analysis revealed a decrease of the Na+,K+- ATPase enzyme activity in the parietal cortex after FPI (time-dependent). These results suggest that cognitive impairment following FPI may result, at least in part, from increase of two oxidative stress markers, protein carbonylation and TBARS that occurs concomitantly to a decrease in Na+,K+-ATPase activity. Physical exercise, despite the involvement on the generation of the reactive oxygen species (ROS), is used on the rehabilitation of TBI. However, although the favorable effects of physical exercise on traumatic brain injury (TBI) patients is well known, the specific mechanisms involved in this protection after TBI has been limited. Thus, we investigated whether physical training protects against oxidative damage (measured by protein carbonylation and TBARS) and neurochemical alterations represented by immunodetection of alpha subunit and activity of Na+,K+-ATPase after FPI in cerebral cortex of rats. The results revealed that physical training protected against oxidative damage induced by FPI. In addition, physical training was effective against Na+,K+- ATPase enzyme activity inhibition and α subunit level decrease after FPI. The Pearson correlation showed that the decrease of the catalytical levels of the Na+,K+- ATPase enzyme α subunit is related with the increasing on oxidative stress markers. Moreover, the physical activity-related protection against free radicals induced by FPI links with maintenance of α subunit immunocontent. These results suggest that the effective protection stimulated by physical exercise on the neuronal damage induced by TBI has connection with the protection of the specific targets from the free radicals action, like Na+,K+-ATPase enzyme. / O Traumatismo crânio-encefálico (TCE) é uma das maiores causas de morte ou déficits cognitivos nos países industrializados. Apesar de os estudos indicarem que o estresse oxidativo e os déficits funcionais que ocorrem após TCE serem eventos interrelacionados, os mecanismos que delineiam o desenvolvimento destes déficits cognitivos são, ainda, limitados. Neste contexto nós investigamos o envolvimento de marcadores de estresse oxidativo (espécies reativas ao ácido tiobarbitúrico; TBARS e carbonilação protéica) e a atividade da enzima Na+,K+-ATPase no aprendizado espacial um e três meses após um dano de percussão por fluído (FPI) em ratos. Os resultados revelaram que o FPI aumentou o tempo de latência e o número de erros no teste do labirinto de Barnes em um e três meses após FPI. Também encontramos aumento no conteúdo de TBARS e proteína carbonil no córtex parietal em um e três meses após FPI. Além disso, a análise estatística revelou uma diminuição na atividade da enzima Na+,K+-ATPase no córtex cerebral após FPI tempo dependente, sugerindo que o déficit cognitivo induzido pelo FPI se deva pela perda de funcionabilidade de enzimas presentes na células como Na+,K+-ATPase. Perda esta induzida pelo aumento na geração de radicais livres após TCE. Apesar de estar envolvido no aumento da produção de espécies reativas ao Oxigênio (ERO), exercício físico tem sido utilizado na reabilitação de após TCE. Por outro lado, ainda são escassos na literatura estudos que evidenciam a especificidade dos mecanismos envolvidos na proteção induzida pelo exercício físico após TCE. Desta forma, investigamos se o treinamento físico protege contra o dano oxidativo bem como das alterações neuroquímicas representadas pela imunodetecção da subunidade α e da atividade da enzima Na+,K+-ATPase no córtex cerebral de ratos. Os resultados revelaram que o treinamento físico protegeu contra o dano oxidativo induzido por FPI. Além disso, o treinamento físico foi efetivo contra a inibição da enzima Na+,K+-ATPase e a diminuição dos níveis da sua subunidade α após FPI. A correlação de Pearson revelou que a diminuição dos níveis catalíticos da subunidade α da enzima Na+,K+-ATPase se correlaciona com o aumento dos marcadores de estresse oxidativo. Além disso, a proteção exercida pela atividade física contra os radicais livres induzidos por FPI tem relação com a manutenção do imunoconteúdo da subunidade α. A partir destes achados, sugere-se que a efetiva proteção exercida pelo exercício físico no dano neuronal causado induzido pelo TCE se deva pela proteção de alvos específicos a ação de radicais livres, como a enzima Na+, K+-ATPase.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Traumatic brain injury (TBI) is a public health problem, and is considered a leading cause of death among children and young adults in industrialized countries. TBI can be defined as a mechanical external aggression to the brain, which may produce an altered state of consciousness leading the cognitive and / or motor impairment. In this context, the inflammatory process plays an important role in the development and exacerbation of secondary damage after TBI, mediating, through the release of cytokines, increased permeability of the blood brain barrier (BBB), edema formation and promoting the accumulation of leukocytes after TBI. Exercise provides protection on a variety of diseases and insults of the Central Nervous System (CNS). However, there are few studies showing the prophylactic effects of regular exercise on the damage caused by TBI. Therefore, the aim of this study was to investigate whether physical exercise protects against acute inflammatory response and motor impairment induced by TBI in rats. For this, the animals performed exercise for four weeks and then underwent the model of TBI by fluid percussion injury (FPI). Twenty-four hours after TBI the results showed that there was an impairment of motor function, followed by increased permeability of the BBB and brain inflammation characterized by increased levels of interleukin-1β (IL-1β ) of tumor necrosis factor-α (TNF-α) and by decreasing levels of interleukin-10 (IL-10). Furthermore, increased myeloperoxidase (MPO) and inhibition of enzyme activity Na+,K+-ATPase after TBI suggests that the opening of the BBB, followed by infiltration of neutrophils and brain inflammation may contribute to failure of selected targets leading to damage side. The results also demonstrated that physical exercise protected against motor impairment, BBB permeability and also protect against an increase in brain levels of IL-1β and TNF-α and decrease levels of IL-10 induced by fluid percussion injury (FPI) . This exercise protocol also protected the increase of MPO activity and inhibition of Na+,K+-ATPase after TBI. This protection correlated with decreased MPO activity, suggesting that a change in cerebral inflammatory profile, caused by physical exercise, may be reducing the initial injury and limiting secondary damage after TBI. / O traumatismo cranioencefálico (TCE) constitui um problema de saúde pública, sendo considerada uma das principais causas de morte entre crianças e jovens adultos em países desenvolvidos. O TCE pode ser definido como uma agressão mecânica externa ao encéfalo, que pode produzir um estado alterado de consciência levando ao comprometimento das habilidades cognitivas e/ou motoras. Neste contexto, o processo inflamatório tem papel importante do desenvolvimento e na exacerbação do dano secundário após o TCE, mediando, através da liberação de citocinas, o aumento da permeabilidade da barreira hematoencefálica (BHE), a formação de edema e promovendo o aumento da migração de leucócitos após o TCE. Sabe-se que o exercício físico oferece proteção sobre varias doenças e insultos do Sistema Nervoso Central (SNC). No entanto, poucos são os estudos que mostram os efeitos profiláticos da prática regular de exercício físico diante dos danos decorrentes do TCE. Portanto, o objetivo desta dissertação foi verificar se o exercício físico protege da resposta inflamatória aguda e do comprometimento motor induzido pelo TCE em ratos. Para isso, os animais realizaram exercício físico durante quatro semanas e posteriormente foram submetidos ao TCE pelo modelo de lesão por percussão de fluido (LPF). Vinte e quatro horas após o TCE os resultados obtidos mostraram que houve um comprometimento da função motora, seguido do aumento na permeabilidade da BHE e da inflamação cerebral, caracterizada pelo elevação nos níveis de interleucina-1β (IL -1β) , do fator de necrose tumoral-α (TNF-α) e pela diminuição nos níveis de interleucina-10 (IL-10). Além disso, houve um o aumento na atividade da enzima mieloperoxidase (MPO) e uma inibição na atividade da enzima Na+,K+-ATPase após o TCE sugerindo que a abertura da BHE, seguida pela infiltração de neutrófilos e inflamação cerebral podem contribuir para a falência dos alvos seletivos. Os resultados também demonstraram que o exercício físico prévio protegeu do comprometimento motor e do aumento na permeabilidade da BHE, bem como aumentou dos níveis de IL-10 e protegeu do aumento dos níveis cerebrais de IL-1β e TNF-α, indzidos pela lesão por percussão de fluido (LPF). Este protocolo de exercício também protegeu do aumento da atividade da MPO e da inibição da enzima Na+,K+-ATPase após o TCE. Esta proteção correlacionada com a diminuição da atividade da MPO, sugere que uma modificação no perfil inflamatório cerebral, provocada pelo exercício físico, pode estar reduzindo a lesão inicial e limitando o dano secundária após o TCE.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:29:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3129.pdf: 1211425 bytes, checksum: fe662cd2f2192794e3ea63b146284d10 (MD5) Previous issue date: 2010-05-19 / Universidade Federal de Sao Carlos / The aim of this work was to evaluate the effects of the water-soluble fraction of gasolina (WSFG) to the Neotropical fish Prochilodus lineatus. The WSFG was prepared by adding gasoline to water (1:4) this mixture was then exposed to intense sunlight for 6h, simulating a gasoline spill in tropical conditions. After that the upper insoluble phase was discharged and the WSFG was collected. Fish were exposed for 6, 24 and 96h to the WSFG diluted to 5% (EXP group) or only to water (control group or CTR). The following parameters were analyzed: biochemical (antioxidants and EROD) of gills and liver, hematologic, osmo-ionic, metabolic, endocrine (cortisol) besides the density and distribution of chloride cells (CC) and the activity of gills Na+/K+-ATPase (NKA). The increased in ethoxyresorufin-O-deethylase (EROD) and glutathione-S-transferase (GST) activity indicated phase I and II biotransformation of the compounds present in the WSFG in both organs. The activation of CYP1A in the gills pointed out the importance of this organ in the biotransformation of xenobiotics. The liver showed an increase in reduced glutathione (GSH) content at 24 and 96 h exposure to WSFG and the increase in the activity of catalase (CAT) and glutathione peroxidase (GPx) after 96 h exposure. The gills showed an activation of the antioxidant defenses with an increased CAT activity soon after 6h exposure and an increase in GSH content after 24h exposure. However, for both organs the antioxidants defense was not enough to prevent oxidative damage, as shown by the occurrence of lipid peroxidation in liver and gills after 6 and 96h of exposure, respectively. The WSFG also promoted hemolysis, as indicated by the changes in the hematological parameters analyzed and an increase in plasma K+. Fish showed a secondary stress response, noted by the occurrence of hyperglycemia in all the periods of exposure, despite no significant increase in plasma cortisol. The WSFG also lead to an increase in the density of CC, in the activity of NKA, in plasma concentrations of Na+ and in the osmolarity in fish exposed to WSFG for 24h. Taken together these results showed that the compounds present in the WSFG interfere on the functioning of vital organs such as liver and gills of Prochilodus lineatus. / O objetivo deste trabalho foi avaliar os possíveis efeitos da fração solúvel da gasolina (FSG) em alguns parâmetros bioquímicos e fisiológicos do peixe neotropical Prochilodus lineatus. A FSG foi preparada misturando-se gasolina em água (1:4), essa mistura foi exposta à radiação solar intensa durante 6 h, simulando um derrame de gasolina em condições tropicais. Após, a FSG foi coletada e a fração insolúvel foi descartada. Os animais foram expostos por 6, 24 e 96 h à FSG diluída 5 % (grupo EXP) ou apenas à água (grupo controle ou CTR). Foram analisados parâmetros bioquímicos (antioxidantes e indução da CYP1A) em brânquia e fígado, hematológicos, osmo-iônicos, metabólicos, endócrino (cortisol) além da densidade e distribuição de células-cloreto (CC) e a atividade da enzima Na+/K+-ATPase (NKA) nas brânquias. O aumento na atividade da etoxiresorufina-O-desetilase (EROD) e da glutationa-S-transferase (GST) indicou a estimulação das vias de biotransformação de fase I e II dos compostos da FSG em ambos os órgãos. A ativação das enzimas de detoxificação nas brânquias ressaltou a importância deste órgão na biotransformação de xenobióticos. O fígado apresentou aumento na concentração de glutationa reduzida (GSH) após 24 h e 96 h de exposição à FSG e aumento na atividade catalase (CAT) e glutationa peroxidase (GPx) após 96 h de exposição. As brânquias mostraram uma ativação das vias antioxidantes com o aumento da CAT logo após 6 h de exposição, e da concentração de GSH após 24 h de exposição. No entanto, para ambos os órgãos estudados, a ativação das defesas antioxidantes não foi suficiente para impedir os danos oxidativo, como indicado pela ocorrência de peroxidação lipídica (LPO) no fígado e nas brânquias após 6 e 96 h de exposição, respectivamente. A FSG também provocou hemólise comprovada pela diminuição dos parâmetros hematológicos analisados, seguido pelo aumento do K+ plasmático. Os peixes mostraram uma resposta secundária de estresse visualizado pela ocorrência da hiperglicemia em todos os períodos de exposição, apesar da ausência de diferenças significativas na concentração plasmática do cortisol. A FSG também provocou aumento na densidade das CC, na atividade da NKA, nas concentrações plasmáticas do Na+ e osmolaridade nos animais expostos durante 24 h. Esses resultados em conjunto indicam que os compostos presentes na FSG afetaram de maneira significativa órgãos vitais como o fígado e as brânquias do Prochilodus lineatus.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The Silymarin is a flavonolignan complex isolated from milk thistle seeds of Silybum marianum being used in the treatment of injury related to oxidative stress, including liver and neurological diseases, as Parkinson disease. Although silymarin has been reported to possess a variety of pharmacological properties including anti-inflammatory, anticarcinogenic and neuroprotective effects, information regard its antimicrobial and drug modulator potential against microbial resistance is scanty in the literature. In addition, the possible involvement of antioxidant activity in its neuroprotective effect, and on the activity of important enzymes of the central nervous system (i.e., Na+/K+-ATPase and monoamine oxidase (MAO)) have not yet been completely elucidated. Therefore, the objective of this study was to investigate the effect of silymarin on the activity of the enzymes Na+/K+-ATPase and MAO as well as its ability in to modulate the action of antimicrobials in vitro. The results demonstrated that silymarin scavenged the DPPH (2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl) radical and, also reduced significantly the Fe2+ (10 μM) and SNP (sodium nitroprusside, 5 μM) induced lipid peroxidation in rat brain homogenate. Silymarin protected against the oxidation of thiol groups (protein and non-protein) induced by the pro-oxidants, and avoided the reduction in the activity of catalase caused by pro-oxidants at a concentration of 30 μg/mL. The incubation of different concentrations of silymarin increased the activity of Na+/K+-ATPase enzyme and reduced the activity of the enzymes MAO-A and MAO-B. However, the inhibition of MAO-B was more pronounced. The evaluation of the kinetic parameters demonstrated that Silymarin did not alter significantly the Km values for MAO-A and MAO-B, but caused a decrease in Vmax values for both isoforms of the enzyme. With regard to the antimicrobial activity, silymarin and its major active constituent silybin, did not demonstrate antibacterial and antifungal activities not relevant from a clinical point of view (with values of MIC - minimal inhibitory concentration- > 500 μg/mL). However, silybin showed clinically significant antibacterial activity against Escherichia coli with MIC/8 = 64 μg/mL. The combination of sylimarin and silybin demonstrated synergistic activity modulating the efficacy of antibiotics drugs (amikacin, gentamicin, ciprofloxaxin ou imipenem) or antifungal (mebendazole ou nystatin), particularly from the class of aminoglycosides, against multiresistant strains Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa and Staphylococcus aureus. However, silybin antagonized the antibacterial effect of gentamicin and imipenem against P. aeruginosa. Similarly, silymarin and silybin had antagonistic effect with nystatin against Candida albicans, Candida tropicalis and Candida kruzei. In conclusion, the results showed that silymarin alters the activities of Na+/K+-ATPase and monoamine oxidase, indicating that its neuroprotective effect is not only associated to its antioxidant capacity. The potential of silymarin and silybin to modulate the effects of the drugs suggests an alternative to control bacterial infections caused by antibiotics resistance. / A Silimarina é um complexo de flavonolignanas isolado das sementes de Silybum marianum, sendo utilizada no tratamento de distúrbios relacionados ao estresse oxidativo, incluindo hepatopatias e doenças neurológicas, como a Doença de Parkinson. Embora a silimarina seja referida por possuir uma variedade de propriedades farmacológicas, incluindo efeitos anti-inflamatório, anticancerígeno e neuroprotetor, informações sobre o seu potencial antimicrobiano e modulador de fármacos contra a resistência microbiana são escassas na literatura. Além disso, o possível envolvimento da ação antioxidante no seu efeito neuroprotetor, e sobre a atividade de enzimas importantes do Sistema Nervoso Central (como a Na+/K+-ATPase e a monoamina oxidase - MAO), ainda não foi completamente elucidado. Portanto, o objetivo deste estudo foi investigar o efeito da silimarina na atividade das enzimas Na+/K+-ATPase e MAO bem como a sua capacidade de modular a ação de antimicrobianos in vitro. Os resultados demonstraram que a silimarina sequestrou o radical DPPH (2,2-difenil-1-picrilidrazina) e também reduziu significativamente a peroxidação lipídica em homogeneizado de cérebro de ratos induzida por nitroprussiato de sódio (5 M) e Fe+2 (10 M). A silimarina protegeu contra a oxidação dos grupos tióis proteicos (e não proteicos) induzida pelos pró-oxidantes e evitou a diminuição na atividade da catalase causada pelos pró-oxidantes, na concentração de 30 g/mL. A incubação de diferentes concentrações de silimarina aumentou a atividade da enzima Na+/K+-ATPase e reduziu a atividade das enzimas MAO-A e MAO-B. No entanto, a inibição da MAO-B foi mais pronunciada. A avaliação dos parâmetros cinéticos demonstrou que a silimarina não alterou de forma significativa os valores de Km para a MAO-A e MAO-B, mas causou diminuição nos valores de Vmax para as duas isoformas da enzima. No que diz respeito à atividade antimicrobiana, a silimarina e o seu principal componente ativo, a silibinina, não demonstraram atividade antibacteriana e antifúngica clinicamente relevante (com valores de CIM - concentração inibitória mínima superiores a 500 μg/mL). No entanto, a silibinina apresentou atividade antibacteriana clinicamente significativa contra Escherichia coli com CIM/8 de 64 μg/mL. A combinação de silibinina ou silimarina demonstrou efeito sinérgico modulando a eficácia de fármacos antibióticos (amicacina, gentamicina, ciprofloxaxino ou imipenem) ou antifúngicos (mebendazol ou nistatina) particularmente da classe dos aminoglicosídeos, contra as cepas multirresistentes de E. coli, Pseudomonas aeruginosa e Staphylococcus aureus. No entanto, a silibinina antagonizou o efeito antibacteriano da gentamicina e do imipenem contra P. aeruginosa. Da mesma forma, a silimarina e a silibinina tiveram efeito antagônico com a nistatina contra Candida albicans, Candida tropicalis e Candida kruzei. Em conclusão, os resultados mostraram que a silimarina altera as atividades da Na+/K+-ATPase e MAO, indicando que o seu efeito neuroprotetor não está apenas associado à sua capacidade antioxidante. O potencial da silimarina e da silibinina para modular o efeito de fármacos antimicrobianos sugere uma alternativa para o controle das infecções bacterianas provocadas pela resistência aos antibióticos.

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A (Na+,K+)-ATPase é uma proteína integral da membrana plasmática que está sujeita a uma complexa regulação. Na fauna dos manguezais, dentre os crustáceos se destaca o caranguejo Cardisoma guanhumi (Latreille, 1825), um crustáceo decápode que desempenha um papel significativo na dinâmica deste ecossistema, considerado relevante recurso pesqueiro. Este estudo fornece o efeito das poliaminas, das enzimas do estresse oxidativo, da toxidade do amônio, e também investiga atividade K+-fosfatase e atividade (Na+,K+)-ATPase por estimulação sinérgica de K+/ NH4+ e NH4+/K+ na fração microsomal de brânquias do guaiamum. A atividade K+-fosfatase e a atividade (Na+,K+)-ATPase foram determinadas continuamente, a 25°C, em um espectrofotômetro Shimadzu U1800 equipado com células termostatizadas. Todos os experimentos foram feitos em duplicata utilizando-se pelo menos três preparações diferentes (N 3). A atividade PNFFase insensível à ouabaína representa 40% da atividade PNFFase total, e valor do KI foi de 370,0 18,5mol L-1. A atividade específica máxima estimada foi de 29,30 ± 1,46 nmol Pi min-1 mg-1 e o KM = 2,90 ± 0,14 mmol L-1. Por outro lado, a utilização do substrato fisiológico (ATP) permitiu a determinação de parâmetros cinéticos da atividade (Na+,K+)-ATPase em relação aos moduladores ATP, potássio, sódio, magnésio, amônio e, ouabaína. A atividade ATPase total na fração microsomal do tecido branquial de C. guanhumi recém-capturado (16 S) foi aproximadamente 166 nmol Pi min-1 mg-1 e uma atividade ATPase insensível à ouabaína de 26,55 nmol Pi min-1 mg-1, enquanto que aclimatado a 22 S a atividade ATPase total foi de 303,28 ± 15,16 nmol Pi min-1 mg-1 e a atividade insensível à ouabaína de 68,60 ± 3,43 nmol Pi min-1 mg-1. A (Na+,K+)-ATPase presente nessas duas preparações, não apresentam uma estimulação sinergística por K+ e NH4+. Houve alterações na afinidade da enzima para o ATP nas três diferentes concentrações de NH4Cl (120 mg/L; 240 mg/L; 360 mg/L) em comparação com o controle sem NH4Cl (KM= 0,1 ± 0,005 mmol L-1).Não foram observados efeitos significativos utilizando aminas biogênicas. Nossas análises mostraram também que as enzimas do estresse oxidativo estão atuando nestas diferentes preparações para combater os oxirradicais. Análise por Western blotting com anticorpo monoclonal revelou a presença de uma banda correspondente a subunidade da (Na+,K+)-ATPase com massa molecular 110 kDa. A imunolocalização mostrou que a subunidade da (Na+,K+)-ATPase encontra-se predominantemente distribuída por todo o citoplasma das células pilares branquiais, incluindo a região apical abaixo da cutícula. Identificamos o gene constitutivo da sequência parcial de nucleotídeos do cDNA da proteína ribosomal L10 (PRL10) das brânquias deCardisoma guanhumi. O estudo demonstrou que a (Na+,K+)-ATPase constitui um importante regulador da osmorregulação nesta espécie, contribuindo para um melhor entendimento dos papéis exercidos por essa enzima nos processos de osmorregulação e excreção de amônia nos crustáceos. / The (Na+,K+)-ATPase is an integral plasma membrane protein that is subject to complex regulation. In the mangrove fauna, the crustaceans include Cardisoma guanhumi crab (Latreille, 1825), a decapod crustacean that plays a significant role in the dynamics of this ecosystem, considered a relevant fishing resource. This study provides the effect of polyamines, oxidative stress enzymes, ammonium toxicity, and also investigates K+-phosphatase activity and (Na+,K+)-ATPase activity by synergistic K+/NH4+ and NH4+/ K+ stimulation in the microsomal fraction of guaiamum gills. The K+-phosphatase activity and (Na+,K+)-ATPase activity were determined continuously at 25°C on a Shimadzu U1800 spectrophotometer equipped with thermostated cells. All experiments were done in duplicate using at least three different preparations (N 3). The PNFFase activity insensitive to ouabain represents 40% of the total PNFFase activity, and KI value was 370,0 18,5mol L-1. The maximum specific activity estimated was 29.30 ± 1.46 nmol Pi min-1 mg-1 and KM = 2.90 ± 0.14 mmol L-1. On the other hand, the use of the physiological substrate (ATP) allowed the determination of kinetic parameters of the activity (Na+,K+)-ATPase in relation to the modulators ATP, potassium, sodium, magnesium, ammonium and ouabain.The total ATPase activity in the microsomal fraction of freshly caught C. guanhumi (16 S) gill tissue was approximately 166 nmol Pi min-1 mg-1 and a 26.55 nmol Pi min-1 mg-1 ouabain ATPase activity, while acclimated at 22 S the total ATPase activity was 303.28 ± 15.16 nmol Pi min-1 mg-1 and the ouabain insensitive activity of 68.60 ± 3.43 nmol Pi min-1 mg-1. The (Na+,K+)-ATPase present in these two preparations, do not present a synergistic stimulation by K+ and NH4+. There were changes in the enzyme affinity for ATP at the three different concentrations of NH4Cl (120 mg / L, 240 mg / L, 360 mg / L) compared to the control without NH4Cl (KM = 0.1 ± 0.005 mmol L-1). No significant effects were observed using biogenic amines. No significant effects were observed using biogenic amines. Our analyzes have also shown that oxidative stress enzymes are acting in these different preparations to combat oxirradicals. Analysis by Western blotting with monoclonal antibody revealed the presence of a band corresponding to sub subunit of (Na+,K+)-ATPase with molecular mass 110 kDa. Immunolocalization showed that the (Na+,K+)-ATPase sub subunit is predominantly distributed throughout the cytoplasm of the gill pillars, including the apical region below the cuticle. We identified the constitutive gene of the nucleotide partial sequence of the cDNA of ribosomal protein L10 (PRL10) of the gills of Cardisoma guanhumi. The study demonstrated that (Na+,K+)-ATPase is an important regulator of osmoregulation in this species, contributing to a better understanding of the roles played by this enzyme in the processes of osmoregulation and excretion of ammonia in crustaceans.

Made available in DSpace on 2014-06-12T15:49:36Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo1526_1.pdf: 3081334 bytes, checksum: 9e2891701f044d8665f61bd792f09dae (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2008 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Uma dieta equilibrada deve fornecer os nutrientes necessários, inclusive os ácidos graxos essenciais (AGE) ao animal, durante toda a vida. O presente trabalho objetivou estudar aspectos funcionais, estruturais e moleculares renais em ratos no crescimento e adultos, em dieta carente em AGE (CAGE) desde o desmame. Os estudos foram realizados em gaiolas metabólicas. Os resultados, expressos como médias ± DP, foram corrigidos por 100g de peso e considerados significativos quando p0,05. Apesar de ingestão de sólido similar, os ratos CAGE pesaram menos desde a 6ª semana até adultos. A ingestão de água e a diurese foram similares entre os grupos em todas as semanas, exceto pela maior diurese dos CAGE na 7ª semana. As excreções de proteína e creatinina não diferiram entre os grupos, no crescimento e adultos. Os animais CAGE apresentaram caliurese aumentada na 7ª (616,5±135,2 vs 414,4±140,5 μmol/100g/24h) e na 8ª semana (554,7±135,1 vs 367,1±93,2 μmol/100g/24h), nesta acompanhada de maior natriurese (351,1±90,7 vs 277,4± 96,1 μmol/100g/24h), que ocorreu, também, na 13ª semana (256,8±54 vs 203,4±52,1 μmol/100g/24h) quando houve maior consumo alimentar. Na restrição hídrica de 12h, tanto os animais controles como os CAGE concentraram urina, embora estes com natriurese (223,6±16 vs 166,2±37,7 μmol/100g/12h) e caliurese (169,9±16,7 vs 126,2±22 μmol/100g/12h). Nos animais adultos, a CAGE não alterou a filtração glomerular (342,8±121,8 vs 382,9±113,1 μl/min/100g), a função tubular proximal (40±20 vs 42,5±20,9 μl/min/100g), o manuseio tubular de Na+ e a estrutura renal, esta tanto à histologia como à morfometria. Entretanto, a CAGE aumentou a atividade da Na+, K+-ATPAse e diminuiu a da Na+-ATPase, que não foi estimulada pela angiotensina II nos animais adultos. A ingestão da CAGE desde o desmame retardou o crescimento, aumentou episodicamente a excreção de Na+ e K+, sem afetar a estrutura e a função no adulto, embora tenham ocorrido alterações da atividade ATPásica no túbulo proximal renal

A (Na+,K+)-ATPase é uma proteína integral da membrana plasmática que está sujeita a uma complexa regulação. Na fauna dos manguezais, dentre os crustáceos se destaca o caranguejo Cardisoma guanhumi (Latreille, 1825), um crustáceo decápode que desempenha um papel significativo na dinâmica deste ecossistema, considerado relevante recurso pesqueiro. Este estudo fornece o efeito das poliaminas, das enzimas do estresse oxidativo, da toxidade do amônio, e também investiga atividade K+-fosfatase e atividade (Na+,K+)-ATPase por estimulação sinérgica de K+/ NH4+ e NH4+/K+ na fração microsomal de brânquias do guaiamum. A atividade K+-fosfatase e a atividade (Na+,K+)-ATPase foram determinadas continuamente, a 25°C, em um espectrofotômetro Shimadzu U1800 equipado com células termostatizadas. Todos os experimentos foram feitos em duplicata utilizando-se pelo menos três preparações diferentes (N 3). A atividade PNFFase insensível à ouabaína representa 40% da atividade PNFFase total, e valor do KI foi de 370,0 18,5mol L-1. A atividade específica máxima estimada foi de 29,30 ± 1,46 nmol Pi min-1 mg-1 e o KM = 2,90 ± 0,14 mmol L-1. Por outro lado, a utilização do substrato fisiológico (ATP) permitiu a determinação de parâmetros cinéticos da atividade (Na+,K+)-ATPase em relação aos moduladores ATP, potássio, sódio, magnésio, amônio e, ouabaína. A atividade ATPase total na fração microsomal do tecido branquial de C. guanhumi recém-capturado (16 S) foi aproximadamente 166 nmol Pi min-1 mg-1 e uma atividade ATPase insensível à ouabaína de 26,55 nmol Pi min-1 mg-1, enquanto que aclimatado a 22 S a atividade ATPase total foi de 303,28 ± 15,16 nmol Pi min-1 mg-1 e a atividade insensível à ouabaína de 68,60 ± 3,43 nmol Pi min-1 mg-1. A (Na+,K+)-ATPase presente nessas duas preparações, não apresentam uma estimulação sinergística por K+ e NH4+. Houve alterações na afinidade da enzima para o ATP nas três diferentes concentrações de NH4Cl (120 mg/L; 240 mg/L; 360 mg/L) em comparação com o controle sem NH4Cl (KM= 0,1 ± 0,005 mmol L-1).Não foram observados efeitos significativos utilizando aminas biogênicas. Nossas análises mostraram também que as enzimas do estresse oxidativo estão atuando nestas diferentes preparações para combater os oxirradicais. Análise por Western blotting com anticorpo monoclonal revelou a presença de uma banda correspondente a subunidade da (Na+,K+)-ATPase com massa molecular 110 kDa. A imunolocalização mostrou que a subunidade da (Na+,K+)-ATPase encontra-se predominantemente distribuída por todo o citoplasma das células pilares branquiais, incluindo a região apical abaixo da cutícula. Identificamos o gene constitutivo da sequência parcial de nucleotídeos do cDNA da proteína ribosomal L10 (PRL10) das brânquias deCardisoma guanhumi. O estudo demonstrou que a (Na+,K+)-ATPase constitui um importante regulador da osmorregulação nesta espécie, contribuindo para um melhor entendimento dos papéis exercidos por essa enzima nos processos de osmorregulação e excreção de amônia nos crustáceos. / The (Na+,K+)-ATPase is an integral plasma membrane protein that is subject to complex regulation. In the mangrove fauna, the crustaceans include Cardisoma guanhumi crab (Latreille, 1825), a decapod crustacean that plays a significant role in the dynamics of this ecosystem, considered a relevant fishing resource. This study provides the effect of polyamines, oxidative stress enzymes, ammonium toxicity, and also investigates K+-phosphatase activity and (Na+,K+)-ATPase activity by synergistic K+/NH4+ and NH4+/ K+ stimulation in the microsomal fraction of guaiamum gills. The K+-phosphatase activity and (Na+,K+)-ATPase activity were determined continuously at 25°C on a Shimadzu U1800 spectrophotometer equipped with thermostated cells. All experiments were done in duplicate using at least three different preparations (N 3). The PNFFase activity insensitive to ouabain represents 40% of the total PNFFase activity, and KI value was 370,0 18,5mol L-1. The maximum specific activity estimated was 29.30 ± 1.46 nmol Pi min-1 mg-1 and KM = 2.90 ± 0.14 mmol L-1. On the other hand, the use of the physiological substrate (ATP) allowed the determination of kinetic parameters of the activity (Na+,K+)-ATPase in relation to the modulators ATP, potassium, sodium, magnesium, ammonium and ouabain.The total ATPase activity in the microsomal fraction of freshly caught C. guanhumi (16 S) gill tissue was approximately 166 nmol Pi min-1 mg-1 and a 26.55 nmol Pi min-1 mg-1 ouabain ATPase activity, while acclimated at 22 S the total ATPase activity was 303.28 ± 15.16 nmol Pi min-1 mg-1 and the ouabain insensitive activity of 68.60 ± 3.43 nmol Pi min-1 mg-1. The (Na+,K+)-ATPase present in these two preparations, do not present a synergistic stimulation by K+ and NH4+. There were changes in the enzyme affinity for ATP at the three different concentrations of NH4Cl (120 mg / L, 240 mg / L, 360 mg / L) compared to the control without NH4Cl (KM = 0.1 ± 0.005 mmol L-1). No significant effects were observed using biogenic amines. No significant effects were observed using biogenic amines. Our analyzes have also shown that oxidative stress enzymes are acting in these different preparations to combat oxirradicals. Analysis by Western blotting with monoclonal antibody revealed the presence of a band corresponding to sub subunit of (Na+,K+)-ATPase with molecular mass 110 kDa. Immunolocalization showed that the (Na+,K+)-ATPase sub subunit is predominantly distributed throughout the cytoplasm of the gill pillars, including the apical region below the cuticle. We identified the constitutive gene of the nucleotide partial sequence of the cDNA of ribosomal protein L10 (PRL10) of the gills of Cardisoma guanhumi. The study demonstrated that (Na+,K+)-ATPase is an important regulator of osmoregulation in this species, contributing to a better understanding of the roles played by this enzyme in the processes of osmoregulation and excretion of ammonia in crustaceans.

Chronic hypoxia is a state of oxygen limitation that is common in many aquatic and terrestrial environments. Metabolic suppression is an essential strategy that is used by hypoxia-tolerant champions such as goldfish and naked mole-rats to cope with prolonged low oxygen. This thesis examines the physiological processes used by goldfish and naked mole-rats to survive in low oxygen environments. It proposes a novel mechanism - the remodeling of membrane lipids - to reduce ATP use and production. Temperature (homeoviscous adaptation), diet (natural doping in migrant birds) and body mass (membrane pacemaker of metabolism) have an impact on the lipid composition of membranes that, in turn, modulates metabolism. In chapters 2 and 3 of this thesis, I demonstrate that vertebrate champions of hypoxia tolerance undergo extensive changes in membrane lipid composition upon in vivo exposure to low oxygen. These changes and those observed in hibernating mammals can promote the downregulation of Na⁺/K⁺-ATPase (major ATP consumers), mitochondrial respiration capacity [OXPHOS (phosphorylating conditions), proton leak (non-phosphorylating conditions), cytochrome c oxidase], and energy metabolism (β-oxidation and glycolysis) as discussed in chapters 3 and 4. A common membrane signal regulating the joint inhibition of ion pumps and channels could be an exquisite way to preserve the balance between ATP supply and demand in hypometabolic states. In chapter 5, I show that the reduction in ATP turnover is also orchestrated by mechanisms that involve post-translational and post-transcriptional modifications and epigenetic changes. Membrane remodeling, together with these more traditional molecular mechanisms, could work in concert to cause metabolic suppression.

The Na/K pumps are essential for living system and widely expressed in all eukaryotic cell membranes. By actively transporting sodium ions out of and potassium ions into the plasma membrane, Na/K pumps creates both an electrical and a chemical gradient across the plasma membrane, which are crucial for maintaining membrane potential, cell volume, and secondary active transporting of other solutes, etc. Previously, oscillating electric field with a frequency close to the mean physiological turnover rate was used to synchronize and modulate the Na/K pump molecules. Results showed that the turnover rate of Na/K pumps can be accelerated by folds. However, this what we called first generation synchronization modulation (SM) technique can only synchronize sodium and potassium translocations into their corresponding half cycles. The detailed location of each sodium extrusion and potassium intrusion can not be determined. As a result, the synchronized pumps were uniformly distributed, generating steady-state macroscopic currents. Based on these studies, Dr.Chen developed a new generation synchronization modulation technique. The waveform of original SM by adding an overshoot pulse at the end of each half cycle. This overshoot pulse has a function of energy barrier which will force all of the Na/K pumps into the same state in the pumping cycle until the membrane polarity change. As a result, Na/K pump molecules are not only synchronized into half cycles of oscillating electric field, but individual steps of the pumping cycle. Accordingly, transient pump currents or so called 'pre-steady state' pump currents are generated, from which some detailed information abut the mechanism of Na/K pumps can be dissected. In this dissertation, we firstly characterized the synchronized pump currents by modified SM. The results showed that transient currents were induced at the beginning of each half cycle as expected. The ratio between positive and negative transient currents was close to 3:2, stoichiometric number of Na/K pump. Moreover, the transient currents were significantly reduced in the presence of ouabain in a time dependent manner. In addition, by gradually increasing the frequency of SM electric field in a step-wise fashion, the synchronized pump current can be modulated to the corresponding level. Next,we utilized this technique to study some detailed mechanisms of Na/K pump, including single channel configuration in transmembrane domain and extracellular D2O effect on the turnover rate. Lastly, we extended our study to applications of this new technique and found that the modified Synchronization Modulation technique can significantly hyperpolarize the membrane potential of skeletal muscle fiber in both physiological and high potasssium conditions. During intensive exercise, the interstitial potassium ions are accumulated and temporarily reach a high level, which will attenuate the contraction force and induce muscle fatigue. Na/K pumps are crucial in the maintenance of skeletal muscle excitability and contractility by restoring the Na and K concentration gradients. By accelerating the turnover rate of Na/K pumps, SM can efficiently re-establish the membrane potential and enhance skeletal muscle contractivity, which unleashes its potential in improving certain pathological conditions, such as exercise-induced hyperkalemia.