Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Glutathione peroxidase (GPx; EC 1.11.1.9) is a well-known selenoenzyme that catalyzes the reduction of hydrogen peroxide and some organic hydroperoxides by glutathione (GSH) and protects lipid membranes and other cellular components against oxidative stress, which is related to many diseases and this enzyme is regarded as one of the most important antioxidant enzymes in living organisms. Because the natural GPx has some shortcomings (e.g. instability and poor availability), scientists have paid more attention to its artificial imitation. Synthetic organoselenium and organotellurium compounds have emerged as excellent candidates to act as GPx mimics. Thus, in this study, several aminoacids derivatives containing selenium or tellurium were tested in order to evaluate their in vitro (i) GPx mimic properties (or GPx like activity) according to the model reaction (H202 + 2PhSH → PhSSPh + 2H20); (ii) catalytic properties, (iii) reactivity with low molecular weight thiols (reduced glutathione, captopril and dithiothreitol) and (iv) their effect against lipid peroxidation have been performed. All compounds tested in this study showed ability to imitate de antioxidant enzyme GPx, but this property showed a dependence on the aminoacid residue and steric effect. Compounds C, D and 7g derivatives were found as the best catalysts in reducing peroxides, in comparison with other compounds tested. These results suggest that aminoacids derivatives compounds containing selenium or tellurium used in this work can be considered promising GPx mimetics. / A Glutationa Peroxidase (GPx; EC 1.11.1.9) é uma selenoenzima que catalisa a redução do peróxido de hidrogênio e hidroperóxidos orgânicos na presença de glutationa (GSH). Sua ação catalítica evita, desta forma, a oxidação dos lipídios constituintes da membrana, bem como de outros componentes celulares. Sabe-se que a produção excessiva de espécies reativas de oxigênio (EROs) está relacionada ao surgimento de muitas doenças, e a enzima GPx é considerada uma das mais importantes enzimas antioxidantes presentes nos organismos vivos, sendo necessária para auxiliar na proteção contra estas patologias. No entanto, a enzima GPx possui algumas desvantagens tais como, instabilidade e pouca viabilidade no que diz respeito a uma possível administração oral ou endovenosa, por isso, surgiu o interesse na síntese de compostos que possam mimetizar o mecanismo de ação dessa enzima. Dados da literatura têm demonstrado que os compostos orgânicos sintéticos de selênio (Se) e telúrio (Te) são excelentes miméticos da enzima GPx. Assim, neste estudo, uma série de compostos orgânicos derivados de aminoácidos contendo Se e Te na estrutura foram testados com a finalidade de avaliação in vitro da (i) atividade mimética da GPx (ou tipo GPx, isto é, GPx like activity ) de acordo com a reação H2O2 + 2PhSH PhSSPh + 2H2O; (ii) propriedades catalíticas destes compostos, (iii) reatividade e possível oxidação dos compostos tiólicos de baixo peso molecular (glutationa reduzida, captopril e ditiotreitol) e o (iv) efeito contra a peroxidação lipídica. Todos os compostos utilizados neste trabalho demonstraram atividade mimética à GPx; porém, essa propriedade apresentou uma dependência em relação ao resíduo de aminoácido presente na estrutura do composto, bem como influência estérica. Os disselenetos C, D e os derivados do telureto 7g foram os mais eficazes na redução de peróxidos quando comparados aos demais compostos utilizados neste estudo. Portanto, estes resultados sugerem que os compostos orgânicos derivados de aminoácidos contendo Se ou Te podem ser considerados miméticos importantes da GPx.

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Novas formas de retardar o progresso da doença vem sendo estudadas, como a utilização de substâncias com propriedades antioxidantes e anti-inflamatórias, tais como compostos de selênio. O objetivo desse estudo foi avaliar o efeito do selenofuranosídeo, um composto orgânico de selênio sintético, em dois modelos animais de demência esporádica tipo-Alzheimer. Primero experimento: Uma única administração do peptídeo Aβ (fragmento 25-35; 3 nmol/3 μL) ou água destilada foi injetada via intracerebroventricular (i.c.v.) em camundongos machos. O selenofuranosídeo (5 mg/kg SE) ou veículo (óleo de canola, VEH) foi administrado por via oral 30 min antes da Aβ e durante os 7 dias subsequentes. A memória foi testada por meio do labirinto aquático de Morris (MWM) e esquiva passiva de descida (SDPA). O estresse oxidativo foi analisado através das atividades das enzimas SOD, CAT, GPx, GR e GST, bem como os níveis de espécies reativas (RS) e GSH. Os níveis de citocinas inflamatórias foram avaliados para medir o processo inflamatório, e a atividade da AChE para estimar o dano sináptico. No grupo Aβ houve redução significativa da atividade da SOD e aumento da atividade da AChE, níveis de RS, de IL-6 e GSH. Observou-se uma redução na latência de decida no SDPA, e aumento na latência para encontrar a plataforma no MWM. O SE foi capaz de proteger contra perda de memória em camundongos, provavelmente através da modulação da atividade da AChE. O composto foi capaz de proteger contra a redução da atividade da SOD, reduzindo os níveis de RS. E apesar do grupo SE mostrar aumento nos níveis de IL-6, o grupo Aβ+SE apresentou níveis iguais aos do controle. Segundo experimento: camundongos C57BL/6J de ambos sexos do tipo selvagem (WT) e transgênicos para os genes APP/PS1 (TG) foram utilizados. O SE (10 mg/kg) ou VEH foram administrados oralmente, duas vezes por semana, durante 5 meses. Testes comportamentais incluindo MWM, labirinto em Y, labirinto em cruz elevada (EPM), e o teste de preferência social/novidade social (SPSN), foram realizados para avaliar a memória e comportamento tipo ansiedade. Ambos genótipos tiveram performance semelhante no labirinto em Y, EPM e SPSN. Na fase de aquisição do MWM, foi visto efeito do genótipo nos dias 7, 9 e 10, onde animais TG apresentaram aumento da distância percorrida e latência para encontrar a plataforma. Animais WT passaram mais tempo no quadrante alvo do MWM durante segundo teste sem plataforma. Secções coronais cerebrais foram avaliadas para GFAP, Aβ e depósitos de placas amiloides através de imuno-histoquímica. SE foi capaz de reduzir significativamente a produção de GFAP e depósitos de Aβ em camundongos TG, mas isso não foi observado nos testes comportamentais. No entanto, o fato do selenofuranosídeo ser capaz de reduzir depósitos de Aβ em camundongos APP/PS1 e proteger contra várias alterações observadas com a administração do fragmento Aβ é promissor para estudos futuros. / World population is increasingly older and neurodegenerative diseases, such as Alzheimer’s disease (AD), are becoming more common. New ways to retard AD progress are being studied, such as substances with antioxidant and anti-inflammatory properties, like organoselenium compounds. The aim of this study was to evaluate the effect of selenofuranoside, a synthetic organoselenium compound, in two Alzheimer-like sporadic dementia animal model. First experiment – Single administration of Aβ peptide (fragment 25–35; 3 nmol/3 μL) or distilled water were administered via intracerebroventricular (i.c.v.) in male mice. Selenofuranoside (5 mg/kg, SE) or vehicle (canola oil, VEH) was administered via oral 30 min before Aβ and for 7 subsequent days. Memory was tested through Morris water maze (MWM) and step-down passive avoidance (SDPA) tests. Oxidative stress balance was assessed via SOD, CAT, GPx, GR and GST activities along with reactive species (RS) and GSH levels. Inflammatory cytokines levels were measured to assess inflammation progress, and AChE activity to estimate synaptic status. Aβ group presented a significant decrease in SOD activity and an increase in AChE activity, RS levels, IL-6 and GSH. A reduction in step-down latency in SDPA, and also latency to reach the platform former location in MWM was observed. SE was able to protect against memory loss in mice, probably due to AChE activity modulation. The compound was also able to protect against SOD activity reduction, reducing RS levels. Although an increase in IL-6 was observed in SE group, Aβ+SE showed the same levels of control group. Second experiment – male and female wild-type (WT) mice (C57BL/6J) and APP/PS1 transgenic (TG) mice were used. SE (10 mg/kg, SE) or VEH were administered via oral twice a week, for 5 month-period. Behavioural tests including Morris water maze (MWM), Y-Maze, elevated plus-maze (EPM), Social Preference/Social Novelty test (SPSN), were performed to assess memory and anxiety-like behavior. Both genotypes performed alike at Y-maze, EPM and SPSN tests. At MWM acquisition phase, a main-effect of genotype was observed at days 7, 9 and 10, where TG mice presented an increase in path length and latency to find the platform. Also, WT mice spent more time in the target quadrant during the second probe of MWM. Immunohistochemical analysis was done in coronal brain sections to evaluate Aβ deposits, GFAP production and amyloid plaques. SE treatment significantly decreased GFAP production and Aβ1-16 deposits at TG mice, but this was not reflected at the behavioral tests. Nonetheless, the fact that selenofuranoside was able to reduce Aβ1-16 deposits in APP/PS1 mice and protected against various alterations exhibited by Aβ fragment is promising for further studies.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / The objective of this work was to evaluate the antioxidant activity of (E)-1-(1-(methylthio)-1-selenopheny) hept-1-en-2-yl) pyrrolidin-2-one: an organoselenium compound with low toxicity (compound 1). A number of parameters were examined in brain, liver and plasma of rats and mice as indicators of toxicity, including reactive species to the thiobarbituric acid levels, ascorbic acid content, δ-aminolevulinate dehydratase and catalase activity, AST, ALT, urea and creatinine levels. Ours experiments demonstrated that in vitro, compound 1 showed a concentration-dependent reduction in TBARS production and in the generation of reactive species (RS) caused by Fe2+/malonate when was tested by DCFH-DA oxidation. The LD50 for compound 1 was calculated administering by oral route and the results demonstrated higher than 500 mg/kg. We also examined the toxicity of the compound 1 in ex vivo experiments and the results demonstrated that it did not change hepatic δ-aminolevulinate dehydratase activity at 100 and 250 mg/kg only showed an inhibition at the highest dose (500mg/kg) of compound 1 but in this same dosage no significant differences were detected in brain of mice. Hepatic lipid peroxidation in treated mice did not differ from control values otherwise, in brain tissue, all doses showed a significant reduction in TBARS levels. One of the biochemicals parameters measured were urea and creatinine levels in plasma of treated mice treated. The urea levels showed a decrease at highest dose and creatinine to increase at middle and high doses. Ascorbic acid content, that is an endogenous antioxidant, was increased only at the highest dose of compound 1. Catalase activity in brain of exposed mice had a tendency to decrease and showed a significant result only at 100mg/kg. In contrast with this, in hepatic tissue, the catalase activity showed a significant increased in all doses. We concluded that this is a promising compound with greater antioxidant activity and low toxicity but are necessary many detailed pharmacological studies involving this type of organoselenium compounds. / O objetivo desse trabalho foi avaliar a atividade antioxidante do E-1,1-metiltioselenofenil-2-pirrolidinona-hepteno (composto 1); um composto orgânico de selênio que apresenta baixa toxicidade. Um grande número de parâmetros foram avaliados em cérebro, fígado e plasma de ratos e camundongos e foram usados como indicadores de toxicidade: níveis de TBARS e ácido ascórbico, atividade da δ-ALA-D e da catalase, e níveis de ALT, AST, uréia e creatinina. Nossos experimentos demonstraram que, in vitro, o composto 1 apresentou uma redução dependente da concentração na produção de TBARS e na geração de espécies reativas (RS) induzidos por Fe2+/malonato quando o teste utilizado foi o da oxidação da DCFH-DA. A dose letal (LD50) para o composto 1 foi calculada quando administrada pela via oral e os resultados demonstraram ser esta maior do que 500 mg/kg. Utilizando experimentos ex vivo medimos a toxicidade do composto 1 e os resultados demonstraram que esse composto não mudou a atividade da δ-ALA-D (delta-aminolevulinato desidratase) em 100 e 250 mg/kg e que somente apresentou uma inibição da atividade na maior dose (500mg/kg) entretanto, nessa mesma dose não houve nenhuma diferença significante na atividade da δ-ALA-D em cérebros de camundongos. A peroxidação lipídica em tecidos hepáticos de camundongos não foi alterada comparando-a com o grupo controle contudo, em tecido cerebral todas as doses testadas apresentaram uma redução significante nos níveis de TBARS. Os níveis de uréia diminuíram somente na maior dose, já os de creatinina aumentaram em doses média e alta. Também foram avaliados os níveis de ácido ascórbico e apresentaram aumentados somente na maior dose. No cérebro de camundongos, a atividade da catalase diminuiu significantemente em 100mg/kg. Em oposição a isso, no tecido hepático a atividade da catalase apresentou um aumento significante em todas as doses. Com esses resultados, nós concluímos que trata-se de um composto promissor que apresenta uma grande atividade antioxidante e uma baixa toxicidade, entretanto são necessários mais estudos farmacológicos detalhados.