Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Epilepsy is a syndrome characterized by spontaneous recurrent seizures, result of paroxys-mal discharges , excessive or synchronous a neural population . Despite the good prognosis, the high number of patients with epilepsy who have seizures refractory to medication, reflects the lack of a bet-ter understanding of excitotoxic disorders characteristic of this disease. Thus, it becomes important to understand the mechanisms for induction and maintenance of seizures as well, the search for new antiepileptic compounds that may prevent the development of this pathology. As nociception and epi-lepsy have mechanisms in common and several anticonvulsant drugs are used in treatment of pain , we investigated the effect of triterpene 3β , 6β , 16β Trihidroxilup -20 ( 29) -ene (TTHL), a compound with antinociceptive properties in convulsions induced by pentylenetetrazol (PTZ). The TTHL admin-istration ( 30 mg / kg , po) increased the latency to the first myoclonic seizures and tonic- clonic sei-zure and decreased the duration of generalized seizures induced by PTZ . In addition , the administra-tion of TTHL reduced lipid peroxidation and protein carbonylation , as well as protected from inhibition of glutamate uptake and activity of the Na+, K+-ATPase (α1and α2/α3 subunits ) caused by PTZ . Alt-hough the TTHL showed no antioxidant activity per se and not alter the binding of [ 3H ] flunitrazepam to the site of the GABAA receptor bezodiazepínico , this protected compound of convulsions and inhi-bition of Na+, K+-ATPase activity induced by ouabain . These results suggest that the anticonvulsant action is due TTHL s maintenance of Na+, K+-ATPase . In fact , the experiments performed in the cer-ebral cortex in vitro showed that PTZ ( 10 mM ) reduced the activity of Na+, K+-ATPase and that prein-cubation with TTHL ( 10 mM ) protected from this inhibition.Thus , these data indicate that the protec-tion exerted by TTHL this seizure model is not related to antioxidant activity or GABAergic activity . However, these results demonstrate that effective protection of Na+, K+-ATPase activity induced by this compound protects against oxidative and excitotoxic damage induced by PTZ . / A epilepsia é uma síndrome caracterizada por crises espontâneas e recorrentes, resultado de descargas paroxísticas, excessivas e sincrônicas de uma população neural. Apesar do bom prognós-tico, o elevado número de pacientes com epilepsia, que apresentam convulsões refratárias aos medi-camentos, reflete a falta de um melhor entendimento dos distúrbios excitotóxicos característico desta doença. Desta forma, torna-se importante o entendimento dos mecanismos de indução e manuten-ção das convulsões, bem como, a busca por novos compostos anticonvulsivantes que possam evitar o desenvolvimento desta patologia. Como a nocicepção e a epilepsia possuem mecanismos em co-mum, e vários anticonvulsivantes são usados no tratamento da dor, foi investigado o efeito do Triter-peno 3β,6β,16β Trihidroxilup-20(29)-eno (TTHL), um composto com propriedades antinociceptivas, nas convulsões induzidas pelo pentilenotetrazol (PTZ). A administração do TTHL (30 mg/kg; p.o) au-mentou a latência para a primeira convulsão mioclônica e tônico-clônica e reduziu a duração das convulsões generalizadas induzidas pelo PTZ. Além disso, a administração do TTHL reduziu a pero-xidação lipídica e a carbonilação de proteínas, assim como, protegeu da inibição da captação de glu-tamato e da atividade da Na+,K+-ATPase (subunidades α1 e α2/α3) causadas pelo PTZ. Embora, o TTHL não mostrou uma atividade antioxidante per se e não alterou a ligação do [3H]flunitrazepam ao sítio para bezodiazepínico do receptor GABAA, este composto protegeu das convulsões e da inibição da atividade da Na+, K+- ATPase induzidos pela ouabaina. Estes resultados sugerem que a ação an-ticonvulsivante do TTHL é devido s manutenção da atividade da Na+,K+-ATPase. De fato, os experi-mentos realizados no córtex cerebral in vitro mostraram que o PTZ (10 mM) reduziu a atividade da Na+,K+-ATPase e que a incubação prévia com TTHL (10 μM) protegeu desta inibição. Dessa forma, estes dados indicam que a proteção exercida pela TTHL neste modelo de convulsão não está relaci-onado com atividade antioxidante ou a atividade GABAérgica. No entanto, estes resultados demons-traram que a proteção eficaz da atividade da Na+,K+-ATPase , induzida por este composto, protege contra os danos excitotóxic e oxidativos induzidos pelo PTZ.

Influence of stress factors on tunneling nanotubes in cultivated human retinal pigment epithelial cells (ARPE-19). The eye as one of the most important sense organs of the human body is exposed to visible light radiation and other stress factors every day. Especially the retina (of the eye) is a sensible tissue for oxidative damage (Wu et al., 2006). The retinal pigment epithelium (RPE) is an important layer of the retina, which forms the outer layer and phagocytises the shed disc membranes of the photoreceptor outer segments. Furthermore, the RPE is involved in the maintenance of the visual cycle and regulates the retinal balance (Bok, 1993). To maintain those functions, a steady communication between the RPE-cells and the adjacent neighbour cells is necessary. Tunneling nanotubes (TNTs) build a newly discovered variety of cell communication and thus establish intercellular signal transduction and transport different cell components including pathogens (Rustom et al., 2004; Onfelt et al., 2006; Sherer und Mothes, 2008; Veranic et al., 2008). The formation of TNTs in the neuron-like pheochromocytoma cell line PC12 was first reported by Rustom et al in 2004. In the following years a growing number of cell types containing TNTs were described. For example a lot of TNT-reports were found between immune cells (Onfelt et al., 2004; Sowinski et al., 2008). Chinnery et al. first described TNTs in vivo in 2008. Here they found TNTs between dendritic cells in the cornea of the mouse. An important characteristic of TNTs is that they do not attach to the substratum. They contain F-actin as a characteristic feature of there structure (Rustom et al., 2004). Our study group detected the formation of TNTs between ARPE-19-cells, a human retinal pigment epithelial cell line. They contain F-actin, but no microtubules. Further it was observed an exchange of electrical signals, small molecules and even the transfer of organelles between cells via TNTs (see publication Wittig et al., 2012). It is often described in the literature, that TNTs are very sensitive against stress factors, like prolonged light excitation, mechanical and chemical stress, which then can result in rupture of the TNTs (Rustom et al., 2004; Koyanagi et al., 2005; Gurke et al., 2008a; Pontes et al., 2008; Sowinski et al., 2008; Domhan et al., 2011; Wang und Gerdes, 2012). Up to now it is widely unclear how pathological conditions influences TNTs. There are several studies, which report an induction but also an inhibition of TNT-formation by different factors. The reaction of cell-cell-interactions between RPE cells on stress factors is not jet analysed. So our motivation was, to analyse the influence of different stress factors on the number, the morphology and formation of TNTs. ARPE-19-cells were treated with blue light, with a wavelength of 470 and 405 nm, with 3000 μM glyoxal, with 200 μM H2O2, with medium without serum as well as with cytochalasin-D and latrunculin-B. With the help of differential interference contrast (DIC) microscopy the formed TNTs were counted and the morphology was evaluated. A 24 hours cultivation of untreated ARPE-19 cells resulted in 15 TNTs per 100 cells on average. After excitation of the ARPE-19-cells with blue light 470 and 405 nm the number of TNTs decreased 50 % and 28,5 % accordingly in comparison to untreated cells (100 %). Furthermore, the cell culture, which was treated with glyoxal and H2O2 resulted in a reduction of 17,5 % and 53 % TNTs in comparison to the untreated cell culture. Cells which were cultured with serum free medium had an decreased TNT-number of 56.8 % in comparison with serum containing medium. TNTs of untreated ARPE-19-cells have a diameter from 50 to 300 nm (Wittig et al., 2012). Every TNTs, which were formed under named stress factors had the same diameter like untreated cells. In this study an average TNT length of 23 +/- 16 μm was measured between cells without treatment. This correlated with the TNT-lengths of cells which excitated with blue light 405 and 470 nm with 26 +/- 13 μm and 24 +/- 14 μm. In contrast the TNT-lenghts of cells treated with glyoxal and H2O2 with 16 +/- 11 μm and 15 +/- 13 μm were less and from cells cultured without serum with 34 +/- 20 μm were above the average length of TNTs of untreated cells. TNTs of ARPE-19-cells without treatment and TNTs which were treated with stress factors contained F-actin but no microtubules. Depolymerisation of F-actin, induced by addition of cytochalasin-D or latrunculin-B, led to disappearance of TNTs. This is an evidence for the importance of F-actin as an essential component of TNTs between ARPE-19-cells. Under the influence of blue light excitation the TNTs formed as good as untreated cells after contact of migrating cells. Reason for the reduced TNT-formation under stress factors could be explained by the generation of oxidative stress due to reactive oxygen species (ROS). ROS induced under blue light- or glyoxal-treatment as well as H2O2 could influence cell function by inactivation of cell-mediated proteins or induction of F-actin oxidation with subsequent destruction of the actin-network and inhibition of the actin-polymerisation (Chen, 1993; Ballinger et al., 1999; Thornalley et al., 1999; Valen et al., 1999; Dalle-Donne et al., 2002; Nilsson et al., 2003; Shangari und O'Brien, 2004; Zhu et al., 2005; Knels et al. 2008; Roehlecke et al., 2009). The reduced actin-polymerisation as well as the disruption of the TNTs due to changes at the actin-cytoskeleton and at the membranes could explain the reduced TNT-formation (Valen et al., 1999; Dalle-Donne et al., 2002; Reber et al., 2002; Zhu et al., 2005; Knels et al., 2008). The inhibition of the cell growth under oxidative stress conditions and under nutritional deficiency by serum free medium could lead to a reduced TNT-formation too. In this study we found a reduction of TNT-number between ARPE-19-cells under different stress conditions. It is possible, that TNTs are formed between RPE- and photoreceptor-cells in vivo, where they can exchange useful or recyclable materials between cells (Wang et al., 2011; Wittig et al., 2012). Disruption of TNTs by reactive oxygen species could cause a decreased exchange of informations. It is possible, that the cells, RPE- as well as photoreceptor-cells, die due to a deficiency of nutrients. This could be another reason in the formation of age related macular degeneration, which shows a destruction of RPE-cells and secondary of the photoreceptorcells. / Das Auge ist als eines der wichtigsten Sinnesorgane des Menschen täglich sichtbarer Lichtstrahlung und weiteren Stressfaktoren ausgesetzt. Die Netzhaut des Auges ist besonders empfindlich für oxidative Schäden (Wu et al., 2006). Eine bedeutende Schicht der Netzhaut im Auge stellt das retinale Pigmentepithel (RPE) dar, welches die äußere Schicht der Retina bildet und täglich die abgeworfenen Photorezeptoraußensegmentscheiben phagozytiert. Zudem ist das RPE wesentlich am visuellen Prozess sowie der Aufrechterhaltung des retinalen Gleichgewichts beteiligt (Bok, 1993). Um diese Funktionen zu gewährleisten, ist eine ständige Kommunikation zwischen den RPEZellen sowie zu angrenzenden Nachbarzellen innerhalb der Netzhaut notwendig. So ist über Tunneling Nanotubes (TNTs), als neu entdeckte Kommunikationsform, ein interzellulärer Transport von Signalen und verschiedensten Zellkomponenten, aber auch von Pathogenen, möglich (Rustom et al., 2004; Onfelt et al., 2006; Sherer und Mothes, 2008; Veranic et al., 2008). Erstmals 2004 beschrieben Rustom et al. die Bildung von TNTs zwischen Rattennierenzellen in vitro. In den folgenden Jahren kam es zu einer Vielzahl weiterer TNT-Entdeckungen zwischen verschiedensten Zellen in vitro. So findet man zum Beispiel vermehrt TNTBeschreibungen zwischen Immunzellen (Onfelt et al., 2004; Sowinski et al., 2008). Ein erster Nachweis an TNTs in vivo erfolgte 2008 durch die Arbeitsgruppe Chinnery et al.. Hierbei fand man TNTs zwischen dendritischen Zellen in der Mauscornea. Ein wichtiges Merkmal von TNTs ist, dass sie sich als frei im Medium schwebende interzelluläre Verbindungen darstellen, ohne Kontakt zum Substrat zu haben. TNTs sind im Wesentlichen als stabilisierendes Hauptstrukturmerkmal aus Aktin aufgebaut (Rustom et al., 2004). In unserer Arbeitsgruppe wurde die Bildung von TNTs zwischen ARPE-19-Zellen, einer humanen Pigmentepithelzelllinie, entdeckt. Neben dem strukturellen Aufbau aus Aktin, konnte ein Austausch von elektrischen Signalen sowie molekularen Stoffen und der Transport von Organellen (Mitochondrien) durch TNTs zwischen ARPE-19-Zellen nachgewiesen werden (siehe Publikation Wittig et al., 2012). Wie schon mehrfach in der Literatur beschrieben, reagieren TNTs sehr sensibel auf Stressfaktoren, so zum Beispiel auf längere Lichtreizung, mechanischen und chemischen Stress, was jeweils zur Ruptur der Strukturen führen kann (Rustom et al., 2004; Koyanagi et al., 2005; Gurke et al., 2008; Pontes et al., 2008; Sowinski et al., 2008; Domhan et al., 2011; Wang und Gerdes, 2012). Weitgehend unklar ist bisher der Einfluss von pathologischen Bedingungen auf die TNTs. Es gibt mehrere Studien, in denen durch verschiedenste Faktoren über eine Induktion, aber auch über eine Hemmung der TNT-Bildung berichtet wurde. Die Reaktion von Zell-Zell-Interaktionen zwischen RPE-Zellen auf Stressfaktoren wurde bisher in wissenschaftlichen Arbeiten nicht untersucht. Dies nahmen wir zum Anlass, den Einfluss von unterschiedlichen Stressfaktoren auf die Anzahl von TNTs, ihre Morphologie und Bildung zu untersuchen. Es erfolgte eine Behandlung der ARPE-19-Zellen mit Blaulicht in den Wellenlängen 405 und 470 nm, mit 3000 μM Glyoxal, mit 200 μM H2O2, mit serumfreiem Medium sowie mit Cytochalasin D und Latrunculin B. Die gebildeten TNTs wurden anschließend mit Hilfe der Lichtmikroskopie ausgezählt sowie deren Morphologie beurteilt. So bildeten unbehandelte ARPE-19-Zellen nach 24 Stunden Kultivierung im Durchschnitt 15 TNTs pro 100 Zellen aus. Nach 24stündiger Bestrahlung der ARPE-19-Zellen mit Blaulicht 470 nm und 405 nm fiel die TNT-Anzahl auf 50 % und 28,5 % im Vergleich zu unbehandelten Zellen (100 %). Weiterhin fanden sich in den Glyoxal- und H2O2-behandelten Kulturschalen 17,5 % und 53 % TNTs verglichen mit der unbehandelten Zellkultur. In der serumfreien Kulturschale verringerten sich die TNTs 24 Stunden nach Ausplattierung der Zellen auf 56,8 % im Vergleich zu in Medium mit Serum kultivierten Zellen. TNTs unbehandelter ARPE-19-Zellen besitzen einen Durchmesser von 50 bis 300 nm (Wittig et al., 2012). Alle unter oben genannten Stressfaktoren gebildeten TNTs befanden sich in Hinblick auf ihren Durchmesser im Bereich der TNTs unbehandelter Zellen. Bei TNTs unbehandelter Zellen wurde in dieser Arbeit eine durchschnittliche Länge von 23 +/- 16 μm gemessen. Dies entsprach dem TNT-Längendurchschnitt von mit Blaulicht 405 nm und 470 nm bestrahlter ARPE-19-Zellen mit 26 +/- 13 μm und mit 24 +/- 14 μm. Unter Glyoxal und H2O2 gebildete TNTs lagen im Gegensatz dazu mit 16 +/- 11 μm und 15 +/- 13 μm unterhalb und unter serumfreier Kultivierung mit 34 +/- 20 μm über dem TNTLängendurchschnitt unbehandelter Zellen. Alle TNTs, sowohl unbehandelter als auch mit Stressfaktoren behandelter ARPE-19-Zellen, sind aus Aktin aufgebaut. Jedoch ließ sich kein Tubulin nachweisen. Nach Zugabe von Aktinpolymerisationshemmern waren keine TNTs nachweisbar, was beweist, dass F-Aktin essentieller Bestandteil von TNTs zwischen ARPE-19-Zellen ist. Unter dem Einfluss von Blaulicht 470 und 405 nm bildeten sich die TNTs, wie auch bei unbehandelten Zellen, durch ein Zusammentreffen der Zellen mit anschließendem Auseinandergleiten. Die Ursache für die verminderte Bildung an TNTs unter verschiedenen Stressfaktoren könnte in der Entstehung von oxidativem Stress durch die Ausbildung von reaktiven Sauerstoffspezies (ROS) begründet sein. So können zum Beispiel die unter Blaulicht- und Glyoxalexposition entstehenden ROS sowie H2O2, als eine Hauptform der ROS, die Zellfunktion durch Inaktivierung zellulärer Proteine beeinflussen sowie eine direkte Oxidation an Aktin hervorrufen mit folglicher Aktinnetzwerkzerstörung und Hemmung der Aktinpolymerisation (Chen, 1993; Ballinger et al., 1999; Thornalley et al., 1999; Valen et al., 1999; Dalle-Donne et al., 2002; Nilsson et al., 2003; Shangari und O'Brien, 2004; Zhu et al., 2005; Knels, Worm et al. 2008; Roehlecke et al., 2009). Die verminderte Aktinpolymerisation, aber auch die Zerreißungen der TNTs durch Veränderungen am Aktinzytoskelett sowie an den Membranen könnten zu einer verringerten TNT-Bildung führen (Valen et al., 1999; Dalle-Donne et al., 2002; Reber et al., 2002; Zhu et al., 2005; Knels et al., 2008). Auch eine Hemmung des Zellwachstums unter oxidativen Stressbedingungen sowie unter Nährstoffmangel durch Serumentzug könnte mit einer verminderten TNT-Bildung einhergehen. Wir haben in unserer Untersuchung gezeigt, dass es durch verschiedene Stresseinflüsse zu einer Reduktion der TNTs zwischen ARPE-19-Zellen kommt. Es ist denkbar, dass solche TNTs in vivo zwischen RPE- und Photorezeptorzellen ausgebildet werden, wo sie nützliches oder recycelbares Material zwischen Zellen austauschen (Wang et al., 2011; Wittig et al., 2012). Bei Zerstörung der TNTs durch zum Beispiel oxidative Faktoren könnte es zu einer Verringerung des Informationsaustausches kommen. Es ist möglich, dass durch die Minderversorgung die Zellen absterben, sowohl RPE- als auch Photorezeptorzellen. Dies könnte ein weiterer möglicher Ursachenansatz in der Entstehung der altersabhängigen Makuladegeneration sein, welche als Erkrankungserscheinung den Untergang der RPEZellen und damit sekundär der Photorezeptorzellen aufweist.

Neste trabalho, alguns novos complexos imínicos de cobre(II) com ligantes inspirados em biomoléculas como oxindóis, contendo grupos indólicos, imidazólicos ou pirrólicos com diferentes características estruturais, foram sintetizados e caracterizados por análise elementar, espectrometria ESI-MS e espectroscopias IV, UVNis e EPR. As possíveis interações desses complexos de cobre com a albumina humana (HSA) e com o plasma sanguíneo foram estudadas através das técnicas EPR, CD e SDS-PAGE, indicando que estas ocorrem principalmente no sítio N-terminal da proteína. Suas reatividades frente a compostos biológicos relevantes, tais como glutationa, ascorbato e peróxido de hidrogênio, também foram verificadas. Alguns dos complexos estudados podem ser ativados por glutationa, ascorbato ou peróxido de hidrogênio, sendo capazes de gerar espécies reativas de oxigênio em concentrações significativas, na presença desses redutores ou oxidantes biológicos. Adicionalmente, as propriedades pró-oxidantes de tais complexos foram investigadas, visando elucidar estudos prévios de suas atividades pró-apoptótica e antitumoral. Alguns destes complexos foram mais eficientes em causar danos oxidativos à 2-deoxi-D-ribose, enquanto outros foram mais eficientes em causar oxidantes na proteína HSA, com formação de grupos carbonílicos, principalmente em presença de H202. Experimentos de CD complementaram estes resultados, indicando que somente alguns complexos causaram modificações na α-hélice da proteína. Experimentos de EPR com captador de spin, na presença de HSA e H202, mostraram a formação de quantidades apreciáveis de radicais hidroxil e radicais de carbono, em presença de peróxido de hidrogênio. Além disso, os complexos apresentaram notável habilidade de ligação ao DNA e conseqüente atividade nuclease, promovendo clivagens nas duas fitas. Experimentos de fluorescência, EPR, gel de eletroforese marcado com α-32P-UTP e CD foram ainda realizados, visando elucidar o mecanismo de ação destes complexos no meio biológico. Estes experimentos indicaram que eles podem se associar ao DNA, através de suas bases ou pela interação com a deoxi-ribose, já que promoveram danos oxidativos nestes substratos. Entretanto, não catalisam a hidrólise dos grupos fosfato, atuando, portanto, predominantemente por um mecanismo oxidativo. Através de CD, poucas perturbações na elipsicidade do DNA foram observadas, o que indica que estes complexos provavelmente estão localizadas nas cavidades ou alças do ácido nucléico. / Some novel imine-copper(II) complexes with ligands inspired in biomolecules such as oxindoles, containing indole, pirrole or imidazole moieties with different structural features were synthesized, and characterized by elemental analysis, IV, UV/Vis and EPR spectroscopies, and ESI-MS spectrommetry. Interactions of these complexes with human serum albumin (HSA) and human plasma were verified by EPR, CD and SDS-PAGE techniques, showing that they occur mainly at the N-terminal site of the protein. Their reactivity towards biological relevant compounds, such as glutathione, ascorbate and hydrogen peroxide were also verified; some of them are capable of generating ROS in significant concentrations, in the presence of these reducing or oxidant agents. Additionally, the activity of such copper(II) complexes in promoting oxidative damage to different substrates was investigated, in order to elucidate previous studies on their pro-apoptotic and antitumoral activity. Some of these complexes were much more efficient to cause oxidative damage to 2-deoxy-D-ribose, especially in the presence of hydrogen peroxide. On the contrary, others were more active in causing damage to HSA protein, with the formation of carbonyl groups. Experiments by CD corroborated these results, since only some of the complexes caused modifications in the protein -helix. EPR spin trapping experiments, in the presence of HSA and H2O2, showed significant generation of hydroxyl as well as carbon centered radicals. Moreover, all the complexes showed remarkable ability to bind to DNA, promoting double-strand cleavage, upon H2O2 activation. In order to investigate their mechanism of action, fluorescence, EPR, gel-electrophoresis with labeled α-32P-UTP and CD experiments were carried out. The results indicated that these complexes can bind to DNA through its bases or can interact with the deoxi-ribose rings, promoting oxidative damage to those substrates. On the contrary, they do not catalyze the hydrolysis of phosphate groups. By CD spectroscopy, little perturbations on the helicity conformation of the DNA were observed, indicating that these complexes are probably located in the grooves.

Neste trabalho, alguns novos complexos imínicos de cobre(II) com ligantes inspirados em biomoléculas como oxindóis, contendo grupos indólicos, imidazólicos ou pirrólicos com diferentes características estruturais, foram sintetizados e caracterizados por análise elementar, espectrometria ESI-MS e espectroscopias IV, UVNis e EPR. As possíveis interações desses complexos de cobre com a albumina humana (HSA) e com o plasma sanguíneo foram estudadas através das técnicas EPR, CD e SDS-PAGE, indicando que estas ocorrem principalmente no sítio N-terminal da proteína. Suas reatividades frente a compostos biológicos relevantes, tais como glutationa, ascorbato e peróxido de hidrogênio, também foram verificadas. Alguns dos complexos estudados podem ser ativados por glutationa, ascorbato ou peróxido de hidrogênio, sendo capazes de gerar espécies reativas de oxigênio em concentrações significativas, na presença desses redutores ou oxidantes biológicos. Adicionalmente, as propriedades pró-oxidantes de tais complexos foram investigadas, visando elucidar estudos prévios de suas atividades pró-apoptótica e antitumoral. Alguns destes complexos foram mais eficientes em causar danos oxidativos à 2-deoxi-D-ribose, enquanto outros foram mais eficientes em causar oxidantes na proteína HSA, com formação de grupos carbonílicos, principalmente em presença de H202. Experimentos de CD complementaram estes resultados, indicando que somente alguns complexos causaram modificações na α-hélice da proteína. Experimentos de EPR com captador de spin, na presença de HSA e H202, mostraram a formação de quantidades apreciáveis de radicais hidroxil e radicais de carbono, em presença de peróxido de hidrogênio. Além disso, os complexos apresentaram notável habilidade de ligação ao DNA e conseqüente atividade nuclease, promovendo clivagens nas duas fitas. Experimentos de fluorescência, EPR, gel de eletroforese marcado com α-32P-UTP e CD foram ainda realizados, visando elucidar o mecanismo de ação destes complexos no meio biológico. Estes experimentos indicaram que eles podem se associar ao DNA, através de suas bases ou pela interação com a deoxi-ribose, já que promoveram danos oxidativos nestes substratos. Entretanto, não catalisam a hidrólise dos grupos fosfato, atuando, portanto, predominantemente por um mecanismo oxidativo. Através de CD, poucas perturbações na elipsicidade do DNA foram observadas, o que indica que estes complexos provavelmente estão localizadas nas cavidades ou alças do ácido nucléico. / Some novel imine-copper(II) complexes with ligands inspired in biomolecules such as oxindoles, containing indole, pirrole or imidazole moieties with different structural features were synthesized, and characterized by elemental analysis, IV, UV/Vis and EPR spectroscopies, and ESI-MS spectrommetry. Interactions of these complexes with human serum albumin (HSA) and human plasma were verified by EPR, CD and SDS-PAGE techniques, showing that they occur mainly at the N-terminal site of the protein. Their reactivity towards biological relevant compounds, such as glutathione, ascorbate and hydrogen peroxide were also verified; some of them are capable of generating ROS in significant concentrations, in the presence of these reducing or oxidant agents. Additionally, the activity of such copper(II) complexes in promoting oxidative damage to different substrates was investigated, in order to elucidate previous studies on their pro-apoptotic and antitumoral activity. Some of these complexes were much more efficient to cause oxidative damage to 2-deoxy-D-ribose, especially in the presence of hydrogen peroxide. On the contrary, others were more active in causing damage to HSA protein, with the formation of carbonyl groups. Experiments by CD corroborated these results, since only some of the complexes caused modifications in the protein -helix. EPR spin trapping experiments, in the presence of HSA and H2O2, showed significant generation of hydroxyl as well as carbon centered radicals. Moreover, all the complexes showed remarkable ability to bind to DNA, promoting double-strand cleavage, upon H2O2 activation. In order to investigate their mechanism of action, fluorescence, EPR, gel-electrophoresis with labeled α-32P-UTP and CD experiments were carried out. The results indicated that these complexes can bind to DNA through its bases or can interact with the deoxi-ribose rings, promoting oxidative damage to those substrates. On the contrary, they do not catalyze the hydrolysis of phosphate groups. By CD spectroscopy, little perturbations on the helicity conformation of the DNA were observed, indicating that these complexes are probably located in the grooves.

As peroxirredoxinas constituem uma família de tiol-proteínas, que reduzem peróxido de hidrogênio, peróxidos orgânicos e peroxinitrito a água, álcool e nitrito, respectivamente, utilizando equivalentes redutores fornecidos pela tiorredoxina, tiorredoxina redutase e NADPH. As peroxirredoxinas são enzimas abundantes (constituem aproximadamente 0,7 % do total de proteínas solúveis presentes em leveduras) e foram identificadas em diversas espécies de animais, plantas e bactérias, porém seu papel fisiológico ainda é discutido. Até recentemente, as peroxirredoxinas eram consideradas pouco eficientes para detoxificar peróxidos, em comparação às catalases e heme-peroxidases. De fato, as constantes de segunda ordem determinadas para as reações de peroxirredoxinas com peróxido de hidrogênio eram da ordem de 104-105 M-1 s-1, valores muito menores que os de hemeproteínas (~107 M-1 s-1). Neste trabalho, um método de cinética competitiva foi desenvolvido para re-determinar essas constantes de velocidade, utilizando a peroxidase de raiz forte como competidora das peroxirredoxinas de S. cerevisiae, Tsa1 e Tsa2. Este método foi validado e as constantes de velocidade determinadas para Tsa1 e Tsa2 foram da ordem de k~ 107 M-1 s-1 para a reação com peróxido de hidrogênio e da ordem de k~10105 M-1 s-1 para a reação com peroxinitrito. Utilizando a mesma metodologia, foi possível ainda determinar o pKa da cisteína peroxidásica da Tsa1 e Tsa2 (Cys47), como sendo 5,4 e 6,3, respectivamente. Paralelamente, o papel fisiológico das peroxirredoxinas foi examinado em linhagens de S. cerevisiae com deleção de Tsa1, Tsa2 ou de ambas isoformas. Os estudos foram realizados sob condições fermentativas e a linhagem tsa1Δtsa2Δ se mostrou mais resistente ao peróxido de hidrogênio (1 mM) e o consumiu mais rapidamente que a WT. Além disso, a linhagem tsa1Δtsa2Δ produziu quantidades mais altas do radical 1-hidroxietila, produto da oxidação do etanol, que é o principal metabólito da levedura em anaerobiose. O mecanismo de formação do radical 1-hidroxietila foi examinado e a quantificação da concentração de ferro quelatável, ferro total e cobre mostrou que a reação de Fenton não era sua principal fonte. Outro mecanismo investigado foi a formação do radical através da atividade peroxidásica da Sod1, cuja expressão e atividade se mostraram aumentadas cerca de 5 e 2 vezes, respectivamente, na linhagem tsa1Δtsa2Δ. Na linhagem mutante ainda foi observado que o tratamento com peróxido de hidrogênio aumentou a concentração de radicais derivados e adutos do DNA, detectados por imuno-spin trapping e incorporação de 14C derivado da glicose. Em conjunto, os resultados deste trabalho reforçam a importância das peroxirredoxinas na defesa antioxidante e mostram que as respostas compensatórias empregadas pela levedura para contornar as deleções de Tsa1 e Tsa2 podem ser deletérias longo prazo. / Peroxiredoxins constitute a family of cysteine-based peroxidases that are able to reduce hydrogen peroxide, organic peroxides and peroxinitrite to water, alcohol and nitrite, respectively, through the use of reducing equivalents provided by thioredoxin, thioredoxin reductase and NADPH. Peroxiredoxins are abundant enzymes (correspond to approximately 0.7% of total soluble protein in yeasts) and have been identified in several species ranging from animals, plants and bacteria, but their physiological role remains under scrutiny. Peoxiredoxins were regarded as less eficient enzymes in comparison with catalases and heme-peroxidases for detoxification of peroxides. Second-order rate constants determined for the reaction of peroxiredoxins with hydrogen peroxide were in the range of 104-105 M-1 s-1, which is quite low, as compared with those of heme-proteins (~107 M-1 s-1). In the present work, a competitive kinetic approach with horseradish peroxidase was developed in order to determine the second order rate constant of the reaction of peroxiredoxins with peroxynitrite and hydrogen peroxide. This method was validated and permitted for the determination of the second order rate constant value of the reaction of Tsa1 and Tsa2 with peroxynitrite (k~105 M-1 s-1) and hydrogen peroxide (k~ 107 M-1 s-1) at pH 7.4, 25 °C. It also permitted the determination of the pKa of the peroxidatic cysteine of Tsa1 and Tsa2 (Cys47) as 5.4 and 6.3, respectively. In parallel, the physiological role of peroxiredoxins was examined in S. cerevisiae strains with deletion of Tsa1, Tsa2 or of both isoforms. Under fermentative conditions, tsa1Δtsa2Δ cells were more resistant to 1 mM hydrogen peroxide than WT cells, and consumed it faster. In addition, tsa1tsa2 cells produced higher yields of the 1- hydroxyethyl radical from the oxidation of the glucose metabolite ethanol, as shown by spintrapping experiments. A major role for Fenton chemistry in radical formation was excluded by comparing WT and tsa1Δtsa2Δ cells with respect to their levels of chelatable iron ions, total iron and copper ions, and of 1-hydroxyethyl radical produced in the presence of metal ion chelators. The main route for 1-hydroxyethyl radical formation was ascribed to the peroxidase activity of Sod1, whose expression and activity increased about five- and twofold, respectively, in tsa1Δtsa2Δ compared to WT cells. Relevantly, tsa1Δtsa2Δ cells challenged with hydrogen peroxide contained higher levels of DNA-derived radicals and adducts as monitored by immuno-spin trapping and incorporation of 14C from glucose into DNA, respectively. Taken together, our results reinforce the importance of peroxiredoxins in the antioxidant defense show that the compensatory responses employed by yeast to counterbalance the deletions of Tsa1 and Tsa2 may be deleterious in the long time range.

The lens of the eye needs to be transparent with a high refractive index to focus images on the retina. In cataracts the lens becomes opaque, eventually leading to blindness. There are many possible causes of cataract but a lot of evidence implicates oxidative damage as contributing to opacification. This includes epidemiological studies showing that diets rich in antioxidants lowered the prevalence of cataract. This research tested the hypothesis that if cataracts were at least partially caused by oxidative damage then their progression would be slowed by application of antioxidants. The antioxidants used were two plant compounds found in the diet, resveratrol and quercetin. The system used was sheep lenses cultured in Eagles Minimal Essential Medium (EMEM). Lenses remained transparent for up to 7 days in EMEM but became opaque within 24 h when exposed to 1 mM hydrogen peroxide (H₂O₂). The lens is exposed to H₂O₂ in vivo as it is found in the aqueous humor. Prior Lenses pre-treated with quercetin reduced but did not prevent opacification. Lens cell death, as determined by measurement of leakage of lactate dehydrogenase, was found to increase with H₂O₂ and the increase was prevented by pre-treatment with antioxidants. The role of the endogenous antioxidant glutathione was also investigated. It was found that H₂O₂ decreased the amount of reduced glutathione in the lens cortex and increased the levels of oxidised glutathione but only at levels of 2 mM and above. Thus the results of this research indicate that H₂O₂ at low concentration (1 mM) is able to damage lens cells and cause opacification without affecting the reduced glutathione levels and that the exogenous antioxidants have some ability to protect the lens.

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 / The musculoskeletal disorders are in the most common injuries observed in individuals in the primary care, occupational health, and in sports medicine. Among these disorders, the contusion is described as a direct traumatic lesion that impairs the functioning of the skeletal muscle system. An acute event of ischemia and reperfusion (I/R), on the other hand, could be considered as one of the main issue involved in the pathophysiology of a musculoskeletal disorder. Among the main strategies employed in the treatment of a lesion is the reduction of the temperature of the tissues with the therapeutic aim, this mechanism is defined as cryotherapy. Although the clinical efficacy of the cryotherapy is well established in the literature, the mechanisms involved in its therapeutic effects are unclear. The aim of this study was to analyze the effects of the cryotherapy in the treatment of a contusion and of an acute event of blood I/R in the gastrocnemius muscle of rats. Thus, we investigated the effects of cryotherapy under the biochemical and morphological changes related with a contusion (Article 1) and with an acute event of I/R (Manuscript 1), as well as the mechanisms involved in the genesis of its therapeutic effects. The treatment with cryotherapy determined a significant reduction in the oxidative damage since that limited the lipid peroxidation and the reactive oxygen species (ROS) formation, and also limited the lost of the cellular viability in the skeletal muscle tissue injured after a contusion (Article 1) and after an acute event of I/R (Manuscript 1). In this context, the levels of non enzymatic antioxidants, such as the levels of non protein thiols (-SH), and enzymatic antioxidants, such as the catalase enzyme (CAT), were also maintained similar to the observed in non injured muscles. The treatment with cryotherapy was effective in maintain the activities of enzymes sensitive to the oxidative stress, such as the lactate dehydrogenase (LDH) and the sodium/potassium (Na+/K+) and calcium (Ca2+) ATPases enzymes, similar to the observed in the tissues non injured both after a contusion (Article 1) and after as acute event of I/R (Manuscript 1). According to the histopathological analysis the cryotherapy treatment reduced the morphologic structure changes an also the presence of blood cells indicatives of hemorrhagic or inflammatory process in the skeletal muscle injured both after a contusion (Article 1) and after an acute event of I/R (Manuscript 1). In general, the results observed in this study indicate that an important mechanism by which the cryotherapy exerts its therapeutic effects is related with the reduction in the inflammatory response intensity in the site of the lesion. These results are indicated by the limited amount of inflammatory cells observed in the histopathological analysis and corroborated by the reduced activity of the myeloperoxidase (MPO) enzyme activity in the injured skeletal muscle tissue that was treated with cryotherapy. Furthermore, the cryotherapy limited the mitochondrial changes in the injured skeletal muscle tissue since that decreased the reactive species formation and maintained the mitochondrial membrane functionality both after a contusion (Article 1) and after an acute event of I/R (Manuscript 1). This result was indicated by the reduced swelling and limited impairment in the membrane potential (Δψ) in mitochondria of the injured skeletal muscle, and by the maintenance of the antioxidant levels similar to the observed in mitochondria of non injured skeletal muscle. Finally, the results of this study indicate that an acute event of I/R could be considered as an important mechanism involved in the pathophysiology of a musculoskeletal disorder since that determined biochemical and morphological changes similar to the observed after a skeletal muscle contusion. / As lesões musculoesqueléticas estão entre as maiores causas de lesões observadas em indivíduos nas áreas de primeiros socorros, na saúde ocupacional e na medicina do esporte. Dentre estas, a contusão é descrita como uma lesão traumática direta que compromete o funcionamento do sistema musculoesquelético. Um evento agudo de isquemia e reperfusão (I/R), por sua vez, pode ser considerado como um dos fatores fundamentais envolvidos na fisiopatologia de uma lesão musculoesquelética. Dentre as principais estratégias empregadas no tratamento de uma lesão está a redução na temperatura dos tecidos com o objetivo terapêutico, mecanismo este definido como crioterapia. Apesar da eficácia clínica os mecanismos pelos quais a crioterapia exerce os seus efeitos terapêuticos são pouco elucidados. O objetivo deste estudo foi analisar os efeitos da crioterapia no tratamento de uma contusão e de um evento agudo de I/R sanguínea no músculo gastrocnêmio de ratos. Desta forma, investigamos os efeitos da crioterapia sobre as alterações bioquímicas e morfológicas relacionadas a uma contusão (Artigo 1) e a um evento agudo de I/R (Manuscrito 1), bem como os mecanismos envolvidos na origem de seus efeitos terapêuticos. O tratamento com a crioterapia determinou uma redução significativa no dano oxidativo ao limitar a peroxidação lipídica e a formação de espécies reativas de oxigênio (EROs), e também por limitar a perda da viabilidade celular no tecido muscular lesado após uma contusão (Artigo 1) e após um evento agudo de I/R (Manuscrito 1). Neste contexto, os níveis de antioxidantes nãoenzimáticos, tais como os níveis de tióis não-protéicos (-SH), e enzimáticos, tais como a enzima catalase (CAT), também foram mantidos semelhantes aos observados em músculos não lesados. O tratamento com a crioterapia foi efetivo em manter as atividades de enzima sensíveis ao estresse oxidativo, tais como a lactato desidrogenase (LDH) e as enzimas sódio/potássio (Na+/K+) e cálcio (Ca2+) ATPases, semelhantes as observadas nos tecidos não lesados tanto após uma contusão (Artigo 1), quanto após um evento agudo de I/R (Manuscrito 1). De acordo com as análises histopatológicas o tratamento com a crioterapia reduziu as alterações na estrutura morfológica e também a presença de células sanguíneas indicativas de processo hemorrágico ou inflamatório do tecido muscular lesado tanto após uma contusão (Artigo 1), quanto após um evento agudo de I/R (Manuscrito 1). Em geral os resultados observados neste estudo indicam que um importante mecanismo pelo qual a crioterapia exerce os seus efeitos terapêuticos está relacionado à redução na intensidade da resposta inflamatória no local da lesão. Este resultado foi indicado pela limitada quantidade de células inflamatórias observada nas análises histopatológicas e corroborado pela reduzida atividade da enzima mieloperoxidase (MPO) no tecido muscular lesado e submetido ao tratamento com a crioterapia. Além de reduzir a intensidade da resposta inflamatória, a crioterapia limitou as alterações mitocondriais no tecido muscular lesado ao diminuir a formação de espécies reativas e ao manter a funcionalidade da membrana mitocondrial tanto após uma contusão (Artigo 1), quanto após um evento agudo de I/R (Manuscrito 1). Este resultado foi indicado pelo reduzido inchaço e pelo limitado comprometimento no potencial de membrana mitocondrial (Δψ), além da manutenção dos níveis de antioxidante semelhantes aos observados em mitocôndrias de músculos não-lesados. Por fim, os resultados deste estudo indicam que um evento agudo de I/R pode ser considerado como um importante mecanismo envolvido na fisiopatologia de uma lesão musculoesquelética uma vez que determinou alterações bioquímicas e morfológicas semelhantes às observadas após uma contusão muscular.

Hypertension is a leading risk factors associated with cardiovascular morbidity and mortality, killing millions of people every year. And in hypertension oxidative stress is increased and may be the cause or a consequence of elevated blood pressure. In recent years the exercise has been shown to be an alternative for the prevention and treatment of hypertension to lower blood pressure, as has been demonstrated the ability to strength training improve antioxidant defense in normotensive. Thus, the objectives of this work were: (1) to evaluate the effects of a low-intensity resistance exercise session on oxidative stress indicators in cardiac muscle of hypertensive rats; (2) evaluate the effects of strength training on renal and cardiac hypertrophy-induced renovascular hypertension; (3) evaluate the effects of strength training on renal oxidative stress in rats with renovascular hypertension. We verified that the power exercise can reduce oxidative damage by increasing the activity of antioxidant enzymes in the heart. These effects are similar in the kidney when it is performed strength training chronically with moderate intensity in renovascular hypertension. It was possible to verify that strength training has beneficial effects on hypertension and renovascular is able to reduce mean arterial pressure and heart rate, and reverse hypertrophy of the contralateral kidney and heart. / A hipertensão arterial é um dos principais fatores de risco associados às morbidades e mortalidade cardiovasculares, causando a morte de milhões de pessoas por ano. Na hipertensão, o estresse oxidativo está aumentado, podendo ser este o motivo ou uma consequência da elevação da pressão arterial. Nos últimos anos o exercício físico tem se mostrado como uma alternativa para a prevenção e o tratamento da hipertensão por reduzir a pressão arterial, assim como tem sido demonstrada a capacidade de o treinamento de força melhorar a defesa antioxidante em normotensos. Desta forma, os objetivos desta dissertação foram: (1) avaliar o efeito de uma sessão de exercício de força de baixa intensidade sobre os indicadores de estresse oxidativo no músculo cardíaco de ratos hipertensos; (2) avaliar os efeitos do treinamento de força sobre a hipertrofia renal e cardíaca induzida pela hipertensão renovascular; (3) avaliar os efeitos do treinamento de força sobre o estresse oxidativo renal em ratos com hipertensão renovascular. Verificamos que o exercício de força é capaz de reduzir os danos oxidativos através do aumento da atividade das enzimas antioxidantes no coração. Estes efeitos são similares no rim quando é realizado o treinamento de força de forma crônica na hipertensão renovascular. Foi possível verificar que o treinamento de força tem efeitos benéficos na hipertensão renovascular e é capaz de reduzir a pressão arterial média e frequência cardíaca, além de reverter a hipertrofia do rim contralateral e do coração.

As peroxirredoxinas constituem uma família de tiol-proteínas, que reduzem peróxido de hidrogênio, peróxidos orgânicos e peroxinitrito a água, álcool e nitrito, respectivamente, utilizando equivalentes redutores fornecidos pela tiorredoxina, tiorredoxina redutase e NADPH. As peroxirredoxinas são enzimas abundantes (constituem aproximadamente 0,7 % do total de proteínas solúveis presentes em leveduras) e foram identificadas em diversas espécies de animais, plantas e bactérias, porém seu papel fisiológico ainda é discutido. Até recentemente, as peroxirredoxinas eram consideradas pouco eficientes para detoxificar peróxidos, em comparação às catalases e heme-peroxidases. De fato, as constantes de segunda ordem determinadas para as reações de peroxirredoxinas com peróxido de hidrogênio eram da ordem de 104-105 M-1 s-1, valores muito menores que os de hemeproteínas (~107 M-1 s-1). Neste trabalho, um método de cinética competitiva foi desenvolvido para re-determinar essas constantes de velocidade, utilizando a peroxidase de raiz forte como competidora das peroxirredoxinas de S. cerevisiae, Tsa1 e Tsa2. Este método foi validado e as constantes de velocidade determinadas para Tsa1 e Tsa2 foram da ordem de k~ 107 M-1 s-1 para a reação com peróxido de hidrogênio e da ordem de k~10105 M-1 s-1 para a reação com peroxinitrito. Utilizando a mesma metodologia, foi possível ainda determinar o pKa da cisteína peroxidásica da Tsa1 e Tsa2 (Cys47), como sendo 5,4 e 6,3, respectivamente. Paralelamente, o papel fisiológico das peroxirredoxinas foi examinado em linhagens de S. cerevisiae com deleção de Tsa1, Tsa2 ou de ambas isoformas. Os estudos foram realizados sob condições fermentativas e a linhagem tsa1Δtsa2Δ se mostrou mais resistente ao peróxido de hidrogênio (1 mM) e o consumiu mais rapidamente que a WT. Além disso, a linhagem tsa1Δtsa2Δ produziu quantidades mais altas do radical 1-hidroxietila, produto da oxidação do etanol, que é o principal metabólito da levedura em anaerobiose. O mecanismo de formação do radical 1-hidroxietila foi examinado e a quantificação da concentração de ferro quelatável, ferro total e cobre mostrou que a reação de Fenton não era sua principal fonte. Outro mecanismo investigado foi a formação do radical através da atividade peroxidásica da Sod1, cuja expressão e atividade se mostraram aumentadas cerca de 5 e 2 vezes, respectivamente, na linhagem tsa1Δtsa2Δ. Na linhagem mutante ainda foi observado que o tratamento com peróxido de hidrogênio aumentou a concentração de radicais derivados e adutos do DNA, detectados por imuno-spin trapping e incorporação de 14C derivado da glicose. Em conjunto, os resultados deste trabalho reforçam a importância das peroxirredoxinas na defesa antioxidante e mostram que as respostas compensatórias empregadas pela levedura para contornar as deleções de Tsa1 e Tsa2 podem ser deletérias longo prazo. / Peroxiredoxins constitute a family of cysteine-based peroxidases that are able to reduce hydrogen peroxide, organic peroxides and peroxinitrite to water, alcohol and nitrite, respectively, through the use of reducing equivalents provided by thioredoxin, thioredoxin reductase and NADPH. Peroxiredoxins are abundant enzymes (correspond to approximately 0.7% of total soluble protein in yeasts) and have been identified in several species ranging from animals, plants and bacteria, but their physiological role remains under scrutiny. Peoxiredoxins were regarded as less eficient enzymes in comparison with catalases and heme-peroxidases for detoxification of peroxides. Second-order rate constants determined for the reaction of peroxiredoxins with hydrogen peroxide were in the range of 104-105 M-1 s-1, which is quite low, as compared with those of heme-proteins (~107 M-1 s-1). In the present work, a competitive kinetic approach with horseradish peroxidase was developed in order to determine the second order rate constant of the reaction of peroxiredoxins with peroxynitrite and hydrogen peroxide. This method was validated and permitted for the determination of the second order rate constant value of the reaction of Tsa1 and Tsa2 with peroxynitrite (k~105 M-1 s-1) and hydrogen peroxide (k~ 107 M-1 s-1) at pH 7.4, 25 °C. It also permitted the determination of the pKa of the peroxidatic cysteine of Tsa1 and Tsa2 (Cys47) as 5.4 and 6.3, respectively. In parallel, the physiological role of peroxiredoxins was examined in S. cerevisiae strains with deletion of Tsa1, Tsa2 or of both isoforms. Under fermentative conditions, tsa1Δtsa2Δ cells were more resistant to 1 mM hydrogen peroxide than WT cells, and consumed it faster. In addition, tsa1tsa2 cells produced higher yields of the 1- hydroxyethyl radical from the oxidation of the glucose metabolite ethanol, as shown by spintrapping experiments. A major role for Fenton chemistry in radical formation was excluded by comparing WT and tsa1Δtsa2Δ cells with respect to their levels of chelatable iron ions, total iron and copper ions, and of 1-hydroxyethyl radical produced in the presence of metal ion chelators. The main route for 1-hydroxyethyl radical formation was ascribed to the peroxidase activity of Sod1, whose expression and activity increased about five- and twofold, respectively, in tsa1Δtsa2Δ compared to WT cells. Relevantly, tsa1Δtsa2Δ cells challenged with hydrogen peroxide contained higher levels of DNA-derived radicals and adducts as monitored by immuno-spin trapping and incorporation of 14C from glucose into DNA, respectively. Taken together, our results reinforce the importance of peroxiredoxins in the antioxidant defense show that the compensatory responses employed by yeast to counterbalance the deletions of Tsa1 and Tsa2 may be deleterious in the long time range.