A contaminação ambiental por pesticidas é uma preocupação cada vez mais presente, como indicam estudos que detectam frequentemente estes compostos em água e solo, e visto a importância destes, faz-se necessário a compreensão do seu impacto em organismos não alvo. Dessa forma, o estudo da resposta adaptativa bacteriana a herbicidas vem de encontro com a necessidade descrita, além de fornecer novos dados a cerca da regulação metabólica na possível biotransformação destes compostos. Neste estudo, o sistema antioxidante foi alvo de análises para a compreensão de sua participação neste processo, além de evidenciar a regulação diferencial de isoenzimas em bactéria exposta à herbicida. Para tanto, inicialmente um estudo de biodegradação apontou que o isolado bacteriano Enterobacter asburiae SD1 é capaz de degradar s-metolachlor em cerca de 30% com 13 h de cultivo em meio mineral, na presença de 1,25 mM do herbicida. Porém, a biodegradação também ocorreu em meio de cultura com fonte de carbono alternativa ao s-metolachlor, o que juntamente com o crescimento diferencial entre os meios, sugeriu uma resposta fisiológica adaptativa à diferentes condições nas quais o herbicida estava presente. Conhecido em estudos de resposta global a estresse, o sistema antioxidante foi avaliado na presença do herbicida e em diferentes consituições de meio de cultura, o que culminou em vias preferenciais ativadas conforme as características dos meios. Na presença de somente s-metolachlor como fonte de carbono (meio mineral), a enzima glutation S-transferase foi ativada, mostrando prioridade no reconhecimento e metabolização do s-metolachlor. Já na presença de outras fontes de carbono, além do herbicida, as vias de combate ao estresse oxidativo, representadas pelas enzimas catalase (CAT), superóxido dismutase (SOD) e glutationa redutase (GR), foram ativadas primeiramente. Além disso, foi possível também avaliar a ativação diferencial das isoenzimas de CAT e SOD frente ao s-metolachlor, sendo que a isoenzima Mn-SOD merece destaque pela importância na resposta adaptativa, visto que a deleção do gene sodA (Mn- SOD), causou danos a membrana e desequilíbrio no trabalho cooperativo enzimático no combate às ERO\'s (espécies reativas de oxigênio). Finalmente, a integração dos diferentes níveis de um metabolismo na resposta do sistema antioxidante bacteriano foi mostrado através do estudo com a via de controle traducional formada pela proteína EF-P (elongation factor P). Esta proteína atua na fidelidade do processo de síntese de proteína, e a deleção do gene efp que a codifica, bem como outras proteínas envolvidas na ativação desta via, resultou no desequilíbrio celular, gerando estresse oxidativo, potencializado pela presença do herbicida paraquat. Este trabalho reúne resultados bastante relevantes para a compreensão do papel do sistema antioxidante bacteriano, em condições de estresse gerado pela presença de herbicidas, e oferece dados importantes referentes a integração e regulação de vias bioquímicas na ativação do sistema antioxidante, bem como para uma eficiente resposta adaptativa deste sistema. / The environmental contamination by pesticides is an increasing concern, as frequently showed in studies with detection of these compounds in water and soil. In fact, the understanding of pesticide effect on non-target organisms is necessary given the importance of pesticide and its sustentable use. The study of bacterial adaptive response to pesticide can show how the metabolic regulation happens, as well as provide new data about biotransformation of these xenobiotics. For this propose, firstly the biodegradation analyse showed the Enterobacter asburiae SD1 strain has capacity to degrade the s-metolachlor herbicide in around 30% of your initial concentration (1,25 mM), in 13 h of cultivation in mineral medium. However, the degradation was also observed on the presence of alternative carbon source, what suggests, together the differential growth, the bacteria can show an adaptive response to different conditions represented by the media constitution. The antioxidant system, a global sensor to stress, was evaluated in E. asburiae SD1 cultivated in different media, to see what is the effect of s-metolachlor herbicide in the antioxidant response. It was possible to observe preferential pathways activated according to medium characteristics, such as the activation of glutathione Stransferase in the presence of only s-metolachlor as carbon source. This result was explained by the bacterial need to recognize and metabolize a new molecule. On the other hand, in the presence of alternative carbon source, in addition to herbicide, the pathways to combat oxidative stress, as those constituted by catalase (CAT), superoxide dismutase (SOD) and glutathione reductase (GR), were firstly activated. Besides this, the differential activation was observed among the isoenzymes of CAT and SOD, wich special attention to Mn-SOD, which one had an important role in the adptive responde to herbicide. This affirmation was justified when de delection of sodA gene (Mn-SOD) induced membrane damage and disruption in the cooperative work of antioxidant enzymes in bacteria exposed to s-metolachlor. Finally, the integration of different levels of metabolism in the antioxidant response was showed through study with a pathway envolved in the translational control which has the elongation factor-P (EFP) as one important protein. This enzyme acts in the fidelity during the protein synthesis, and its absence, caused by efp gene delection, as well others two protein important to activate the EFP, induced the oxidative stress, increased by the paraquat herbicide. The present work collects relevant results for understanding of the role of bacterial antioxidant system in the stress condition induced by herbicide presence, and also offers important data about integration and regulation of biochemical pathway in the antioxidant system activation for an efficient adaptative response.

O hipertireoidismo leva o fígado a uma situação de proteção antioxidante limítrofe, que pode aumentar a susceptibilidade do órgão a ações deletérias de xenobióticos ou fenômenos que impliquem em estresse oxidativo. Tal ocorre em ratos Sprague-Dawley tratados simultaneamente com hormônio tireoidiano L-3,3\',5-triiodotironina (T3) e o inseticida lindano (gama-hexaclorociclohexano). Enquanto a dose única de lindano (20 mg/kg peso corpóreo) não alterou a maioria dos parâmetros estudados, a administração de T3 estabeleceu a condição de estresse oxidativo hepático pelo aumento da atividade da NADPH-citocromo c redutase, acompanhado do aumento nos índices de lipoperoxidação e da produção microssomal de ânion superóxido (O2-) e da diminuição da atividade de defesas antioxidantes enzimáticas (superóxido dismutase e catalase) e não-enzimáticas (diminuição dos níveis hepáticos de alfa-tocoferol, beta-caroteno e licopeno). A administração de lindano teve seu efeito potenciado pelo hipertireoidismo, como indicado pelo aumento das razões O2-/SOD e SRAT/GSHT e pela diminuição dos níveis de alfa-tocoferol hepático, ambos efeitos maiores do que a soma dos obtidos nos tratamentos isolados. Devido à importância da atividade dos macrófagos residentes no fígado, observada em vários modelos de dano hepático, a função das células de Kupffer (CK) foi estudada neste modelo. Ao contrário do observado em experimentos no fígado íntegro, a luminescência das CK isoladas sofreu decréscimo nos animais tratados com T3 e lindano separadamente, apresentando uma tendência ao aumento no tratamento conjunto. Todos os tratamentos diminuíram a atividade fungicida das CK. É possível que os tratamentos utilizados estejam prejudicando a ação das CK, sendo restaurada na presença dos dois tratamentos. Por outro lado, a importância das CK no aumento do efeito do lindano no hipertireoidismo experimental foi evidenciada pela supressão dos efeitos acima mencionados após a administração do inativador de CK, o GdCl3. Estudos morfológicos corroboram este dado, mostrando uma supressão de sinais inflamatórios e necróticos nos animais hipertiroídeos tratados com GdCl3. / Hyperthyroidism elicits a borderline antioxidant protection state in the liver, which may increase its susceptibility to deleterious effects of xenobiotics or situations that cause oxidative stress. This happens to Sprague-Dawley rats treated concurrently with thyroid hormone L-3,3\',5-triiodothyronine (T3) and the pesticide lindane (gama-hexachlorocyclohexane). While a single dose of 20 mg/kg body weight of lindane did not alter most of the assessed parameters, T3 administration established a hepatic oxidative stress condition by means of an increase in NADPH-cytochrome c reductase activity, with a concomitant increase in lipoperoxidation (increase of thiobarbituric acid reactants) and microsomal generation of superoxide anion (O2-) and lower enzymatic (decreased activities of superoxide dismutase (SOD) and catalase) and non-enzymatic antioxidant defenses (decreased hepatic levels of alpha-tocopherol, beta-carotene, and lycopene). Lindane administration had potentiated effects on hyperthyroid animals, as indicated by the increased O2-/SOD ratio and further lowering of alpha-tocopherol levels in the liver; both effects greater than the sum of the ones observed after isolated treatments. As liver resident macrophages have been shown to play an important role in several hepatic damage models, Kupffer cell (KC) function was also studied in this model. Contrary to what was observed in experiments in the whole liver, Kupffer cell (KC) luminescence was diminished in separately T3 and lindane treated rats, revealing a tendency to increase after joint treatment. All treatments decreased KC fungicidal activity. It is possible that the separate treatments impair KC function, which is restored after the joint treatment. KC role in the potentiation of lindane-induced oxidative stress was evidenced by the suppression of this effect after KC inactivator, gadolinium chloride, administration. Morphological aspects of liver corroborate these data, showing a suppression of inflammatory and necrotic signals, present in hyperthyroid animals treated with lindane.

Thesis advisor: Clare O'Connor / Within cells, reactive oxygen species (ROS) are synthesized naturally and in response to environmental stimuli. However, ROS have deleterious effects on a wide range of cellular molecules. Oxidative stress, caused by the ROS generated by the partial reduction of oxygen, is a major cause of cell damage linked to the initiation and progression of numerous diseases. Thioredoxin peroxidase (Tpx1) plays important roles in cellular defense against ROS. Although homologous genes and their functions have been identified in other eukaryotes, the level of activity as well as the necessity of this protective enzyme in S. pombe exposed to oxidative stress has yet to be fully elucidated. To explore the role of the Tpx1 protein in oxidative stress resistance, novel strains were constructed in which the tpx1 gene was overexpressed. The polymerase chain reaction was used to amplify txp1, and the amplified sequence was cloned into the yeast overexpression plasmid, pNMT41, which allows overexpression under the control of the powerful promoter. DNA sequencing was used to determine that the sequences had been properly inserted into the vector. The plasmids were transformed into two leu- yeast strains: FWP6 and TP108-3C. Production of the Tpx1 protein was ensured using Western Blot techniques. Experimentation to test the responses of the tpx1 strain to oxidative stress will employ a variety of reactive oxygen generators, including hydrogen n peroxide, menadione, tert-butyl hydroperoxide, and paraquat. The results generally supported the proposed role of Tpx1 to confer additional resistance against the oxidative stress. In a complementary line of investigation, knockout strains are being constructed to reduce the levels of the Tpx1 in S. pombe. Gene deletion cassettes were constructed for tpx1. Currently, the strains are being analyzed for the successful replacement of the endogenous tpx1 gene by homologous recombination. If the absence of the protein results in decreased cell viability, the role of Tpx1 indicated by the overexpression experiments could be supported. / Thesis (BS) — Boston College, 2006. / Submitted to: Boston College. College of Arts and Sciences. / Discipline: Biology. / Discipline: College Honors Program.

Evidências sugerem que as células da glia desempenham um papel importante na sinalização neuronal e na resposta inflamatória no Sistema Nervoso Central (SNC). Respostas inflamatórias crônicas, bem como a ativação da glia estão associadas com doenças neurodegenerativas, como Parkinson e Alzheimer. A inflamação crônica pode ser modulada por altas concentrações de espécies reativas de oxigênio (ERO) que potencializam esse quadro. O estrógeno (E2) é bem conhecido por suas ações neuroprotetoras que podem ser exercidas via receptores clássicos (ESR1, ESR2), não-classicos (GPER-1) ou ainda por sua ação antioxidante, proveniente da alta semelhança com as moléculas dos flavonóides. A ação do E2 no SNC é relevante uma vez que este hormônio está relacionado com a modulação da memória, neurogênese e plasticidade. Este trabalho tem como objetivo investigar o papel protetor do E2 em linhagem de células C6 de glioma de ratos em um modelo de estresse oxidativo que induz morte celular pela exposição a concentrações tóxicas de peróxido de hidrogênio (H2O2). Ensaios de PCR, Western Blot e de imunofluorescência confirmaram a presença e funcionalidade dos receptores ESR1, enquanto ensaios de PCR mostraram a presença do RNAm para o GPER-1 em células C6. Nossos resultados confirmaram que a H2O2 induz morte nas células C6 e o pré-tratamento com E2 (por 24 horas) e G1 (por 20 minutos) diminuiu a toxicidade da H2O2 de maneira dose-dependente, gerando aumento de viabilidade celular. Estes resultados destacam o envolvimento do E2 e seus receptores na prevenção do dano celular em células da glia. Além disso, eles também sugerem que o rápido efeito protetor do E2 parece estar associado com a sinalização rápida do E2 via GPER-1. Por Western blot e RT-PCR avaliamos a participação da via AKT-CREBBDNF frente aos tratamentos com E2, moduladores seletivos de estrógeno (SERMs) e G1, onde observamos que estes são capazes de modular a expressão da proteína AKT e os níveis de RNAm para BDNF. / Evidence suggests that glial cells play an important role in neuronal signaling and inflammatory responses in the central nervous system (CNS). Chronic inflammatory responses, as well as activation of glia, are associated with neurodegenerative disorders such as Parkinson´s and Alzheimer´s diseases. Chronic inflammation can be modulated by high concentrations of reactive oxygen species (ROS) that enhance this process. Estrogen (E2) is well known for its neuroprotective actions that can be performed via classical (ESR1, ESR2) and non-classical receptors (GPER-1) or by its antioxidant action due to its high similarity to flavonoids molecules. E2 action in the CNS is relevant as this hormone is associated to memory modulation, neurogenesis and plasticity. This work has as purpose to investigate the protective role of E2 in rat C6 glioma cell lines in a model of oxidative stress that induces cell death by exposure to toxic concentrations of hydrogen peroxide (H2O2). PCR, Western blot and immunofluorescence assays have confirmed the presence and functionality of the ESR1 receptor, while PCR assay has showed the presence of GPER-1 receptor mRNA in C6 cells. Our results confirmed that H2O2 induces cell death and pre-treatment with E2 (24 hours) and G1 (20 minutes) reduces H2O2 toxicity in a dose-dependent way, leading to increased cell viability. These results highlight the involvement of E2 and its receptors in preventing cell damage in glial cells. Moreover, they also suggest that the prompt E2 protective effect seems to be associated to the fast E2 signaling via GPER-1. We also evaluated the involvement of AKT-CREB-BDNF pathway when C6 cells were treated with E2, selective estrogen modulators (SERMs) and G1 by Western blot and RT-PCR assays, and we could notice that they can modulate the expression of AKT protein and BDNF RNAm levels.

As dietas intermitentes (IF) compreendem ciclos alternados de 24 horas de jejum e alimentação. Como os efeitos de IF sobre o balanço redox não são bem conhecidos, esse trabalho teve por objetivo avaliar os efeitos desta dieta sobre o estado redox de diferentes tecidos de ratos. Após um mês de tratamento, os fígados dos ratos em IF apresentaram um aumento de capacidade respiratória mitocondrial juntamente com níveis elevados de proteínas carboniladas. Verificou-se ainda um aumento em danos oxidativos no cérebro destes animais. IF promoveu significativa proteção contra danos oxidativos no coração, enquanto que não houve alterações no estado redox do músculo esquelético. Os efeitos metabólicos de IF também foram investigados com o intuito de compreender os mecanismos envolvidos com o menor peso e a hiperfagia promovidos por esta intervenção. Observou-se que o menor peso dos ratos submetidos à IF é consequência de um aumento em taxas metabólicas em dias de alimentação somado à oxidação lipídica aumentada durante o jejum. A hiperfagia, por sua vez, é consequencia de elevação nos níveis de neurotransmissores orexigênicos hipotalâmicos, mesmo quando estes animais estão alimentados. Os níveis do neutransmissor TRH também foram modulados por esta dieta, o que pode estar relacionado com as alterações de taxas metabólicas observadas no modelo. Concluímos, portanto, que as dietas intermitentes promovem modificações funcionais no hipotálamo que estão associadas com diferenças no peso corpóreo e no apetite. Além disso, IF afeta o balanço redox de forma tecido específica, levando a um desbalanço oxidativo no fígado e no cérebro e à proteção contra danos oxidativos no coração. / Intermittent fasting (IF) is a dietary intervention that comprises 24 hour cycles alternating ad libitum feeding and fasting. We address here the effects of IF on redox state in different tissues, which are still poorly understood. After one month on the diet, IF rats livers presented increased mitochondrial respiratory capacity along with increased levels of protein carbonyls. Surprisingly, IF animals also presented an increase in oxidative damage in the brain. Conversely, IF promoted a substantial protection against oxidative damage in the heart. No difference in redox homeostasis was observed in the skeletal muscle. We also assessed metabolic effects of IF to uncover the mechanisms involved in the lower body mass and loss of feeding control in IF rats. As measured calorimetrically, IF animals presented high metabolic rates during feeding days and increased lipid oxidation on fasting days, which explains the lower body weight. IF-induced overeating was a consequence of increased expression of hypothalamic orexigenic neurotransmitters, even on feeding days. THR levels also were changed, in parallel with the feeding-dependent alterations on metabolic rates. Overall, we find that intermittent fasting promotes functional hypothalamic alterations associated with differences in body weight and appetite. In addition, IF affects redox balance in a tissue-specific manner, leading to redox imbalance in the liver and brain, as well as protection against oxidative damage in the heart

Estudos envolvendo cultura de células, animais e humanos tem sido extensivamente aplicados no monitoramento da aterosclerose, visando seu controle ou mesmo reversão. Entre os modelos animais atualmente utilizados, tem-se observado uma resposta adequada à indução de dislipidemia e inflamação, porém elevada resistência à indução de estresse oxidativo. Uma alternativa para superar essa limitação seria a ingestão de dietas contendo ácidos graxos oxidados. Entretanto, os estudos que investigaram o efeito do consumo de peróxidos e produtos secundários da oxidação lipídica na progressão da aterosclerose têm mostrado resultados inconclusivos. Portanto, o objetivo deste estudo foi de alterar um modelo animal de referência para desenvolvimento de aterosclerose, visando elevar a variação de biomarcadores de estresse oxidativo, através do consumo crônico de ácidos graxos poli-insaturados parcialmente oxidados, em concentrações naturalmente presentes na dieta humana. Camundongos \"knockout\" para receptores LDL (C57BL/6), foram divididos em 4 grupos experimentais. Todos os grupos receberam uma dieta hiperlipídica modificada composta por 30% de lipídios durante 90 dias. Três níveis de oxidação foram induzidos no óleo de linhaça, representando neste estudo um nível baixo, moderado e elevado, caracterizados por uma concentração de hidroperóxidos de 2,47 ± 0,02 (LOW), 3,87 ± 0,04 (MED) e 4,69 ± 0,04 meq LOOH/Kg (HIGH), respectivamente. O grupo que recebeu a ração LOW pode ser considerado o grupo controle negativo, pois o óleo utilizado na formulação de sua ração não sofreu o processo de oxidação. O quarto grupo recebeu a dieta LOW, além da indução de diabetes mellitus do tipo 1 através de estreptozotocina no inicio do estudo sendo esse o grupo controle positivo (CONT+). O óleo de linhaça pré-oxidado utilizado no preparo das rações foi mantido a 4ºC. A peletização das rações alterou a concentração dos marcadores primários e secundários, porém de forma proporcional, mantendo assim a diferença entre os três níveis. O grupo CONT+ apresentou menor ganho de peso que os demais. Nenhuma diferença foi observada entre os grupos em relação ao perfil lipoproteico. Os grupos CONT+ e HIGH apresentaram menor concentração de ácidos graxos no fígado, em especial de ácidos graxos poli-insaturados. Igualmente, ambos os grupos CONT+ e HIGH apresentaram maior concentração de MDA hepático que os grupos MED e LOW, sugerindo um aumento do estresse oxidativo decorrente da ingestão de ácidos graxos poli-insaturados parcialmente oxidados. O grupo HIGH também apresentou um aumento da espessura da parede vascular e do tamanho do lúmen da aorta. Este perfil de resultados sugere que a ingestão crônica de ácidos graxos poli-insaturados parcialmente oxidados contribui para o aumento do estresse oxidativo em camundongos LDLr (-/-), promovendo um aumento na concentração de MDA hepático similar àquele obtido com modelos que utilizam formas mais agressivas de indução. Considerando-se a tendência de aumento no consumo de ácidos graxos poli-insaturados Omega 3, os resultados deste estudo realizados com o óleo de linhaça apontam para a necessidade controle da estabilidade oxidativa desses óleos durante seu processamento e armazenamento, visto que níveis moderados de oxidação já poderiam apresentar potencial aterogênico. / Studies involving cell culture, animals and humans have been extensively applied in the monitoring of atherosclerosis, aiming its control or even this reversal. Among the animal models, it has been observed an appropriate response to the induction of dyslipidemia and inflammation, but a high resistance to oxidative stress induction. An alternative to overcome this limitation would be by the intake of diets containing oxidized fatty acids. However, studies that investigated the effect of consumption of peroxides and secondary products of lipid oxidation in the progression of atherosclerosis have shown controversial results. Therefore, the aim of this study was to alter an animal model for the development of atherosclerosis, aiming to raise the variation in biomarkers of oxidative stress through chronic consumption of polyunsaturated fatty acids partially oxidized under concentrations naturally present in the human diet. LDL receptor \"knockout\" mice (C57BL / 6) were divided into 4 experimental groups. All groups received a modified fat diet containing 30% fat for 90 days. Three levels of oxidation were induced in flaxseed oil, representing low, moderate and high levels, characterized by a hydroperoxide concentration of 2.47 ± 0.02 (LOW), 3.87 ± 0.04 (MED) and 4.69 ± 0.04 LOOHs meq / kg (HIGH), respectively. The fourth group received the LOW diet, beyond diabetes mellitus type 1 through induction by streptozotocin at baseline (CONT +). The pre-oxidized flaxseed oil used to prepare the diets was maintained at 4 °C. The pelletization changed the concentration of primary and secondary products, but proportionally, maintaining the difference between the three levels. CONT + group showed less weight gain than the others. No differences were observed between groups in relation to the lipoprotein profile. The CONT + and HIGH groups showed lower concentration of fatty acids in the liver, especially polyunsaturated fatty acids. In addition both CONT+ and HIGH groups showed higher concentrations MDA in the liver than MED and LOW groups, suggesting increased oxidative stress resulting from the intake of polyunsaturated fatty acids partially oxidized. The HIGH group also showed an increase in the thickness of the vascular wall and the size of the aorta lumen. This profile suggests that the chronic ingestion of partially oxidized polyunsaturated fatty acids contributes to increase oxidative stress in mice LDLr (-/-) , similar to that obtained with models using more aggressive forms of induction. Considering the trend of increased consumption of polyunsaturated fatty acids Omega 3, the results of this study conducted with flaxseed oil highlight to the need of controlling the oxidative stability of these oils during processing and storage, since moderate oxidation levels already present atherogenic potential.

Drosophila melanogaster tolerates several hours of anoxia (the absence of oxygen) by entering a protective coma. A burst of reactive oxygen species (ROS) is produced when oxygen is reintroduced to the cells. ROS causes oxidative damage to critical cellular molecules, which contribute to aging and development of certain agerelated conditions. The amino acid, methionine, is susceptible to oxidation, although this damage can be reversed by methionine sulfoxide reductases (Msr). This project investigates the effect of Msr-deficiency on anoxia tolerance in Drosophila throughout the lifespan of the animal. The data show that the time for recovery from the protective comma as well as the survival of the animals lacking any Msr activity depends on how quickly the coma is induced by the anoxic conditions. Insight into the roles(s) of Msr genes under anoxic stress can lead us to a path of designing therapeutic drugs around these genes in relation to stroke. / Includes bibliography. / Thesis (M.S.)--Florida Atlantic University, 2018. / FAU Electronic Theses and Dissertations Collection

Stroke is one of the leading causes of human death in the United States. The debilitating effects of an ischemic stroke are due to the fact that mammalian neurons are highly susceptible to hypoxia and subsequent oxygen reperfusion. From studies in Drosophila melanogaster, cGMP-dependent Protein Kinase (PKG) enzyme is thought to affect anoxia tolerance by modifying the electrical current through potassium ion channels. In this research, two animal models were employed: Drosophila melanogaster and mammalian neurons exposed to stroke-like conditions. First, in vivo studies using Drosophila were performed to further our knowledge about the differences between the naturally occurring variants of the Drosophila foraging gene, which shows different protein levels of PKG. Mitochondrial density and metabolic activity between two fly genotypes exposed to anoxia and reoxygenation were compared. It was found that flies with less enzyme potentially showed mitochondrial biogenesis and higher metabolic rates upon reoxygenation. Next, in vivo studies where PKG enzyme was activated pharmacologically were performed; it was found that the activation of the cGMP/PKG pathway led to neuroprotection upon anoxia and reoxygenation. Furthermore, this model was translated into the in vitro model using Drosophila cells. Instead of anoxia and reoxygenation, hypoxia mimetics and hydrogen peroxide were used to induce cellular injury. After showing the cGMP/PKG pathway activation-induced cell protection, the potential downstream targets of the molecular signaling as well as underlying biochemical changes were assessed. It was found that mitochondrial potassium ion channels were involved in the protective signaling and the signaling modulated metabolic function. Furthermore, it was found that acidosis protected Drosophila cells from cell death, metabolic disruption, and oxidative stress. Finally, this research was translated to a mammalian in vitro model of neuronal damage upon stroke-like conditions; there, it was demonstrated that the cGMP/PKG pathway activation in rat primary cortical neurons and human cortical neurons was protective from low oxygen and acute oxidative stress. The results of this study lead to a better understanding of molecular mechanisms taking place during low oxygen and oxidative stresses. Consequently, this knowledge may be used to identify potential therapeutic targets and treatments that may prevent detrimental neurological effects of an ischemic stroke in humans. / Includes bibliography. / Dissertation (Ph.D.)--Florida Atlantic University, 2018. / FAU Electronic Theses and Dissertations Collection

O antantreno é um hidrocarboneto hexacíclico aromático (HPA) bastante difundido no meio ambiente e que não apresenta as regiões de baía ou fjord, que em geral, conferem alta reatividade a esses compostos após oxidação. Entretanto, sua mutagenicidade em bactérias após ativação metabólica é comparável à do Benzopireno (BP) e, com base na sensibilidade das linhagens de S. typhimurium utilizadas, os metabólitos do antantreno causam substituições de pares de base, trocas de fita e possivelmente dano oxidativo ao DNA. Alguns dos metabólitos que apresentam ação genotóxica em bactérias foram recentemente identificados, mas uma investigação mais ampla considerando a ligação desses e outros possíveis metabólitos a biomoléculas, com a identificação dos adutos formados, pode contribuir para um melhor esclarecimento das vias envolvidas em sua genotoxicidade. Neste trabalho investigamos a reação do antantreno (oxidado quimicamente e pelo sistema HRP/H2O2) com dG e DNA in vitro, tendo sido observada a formação de possíveis adutos nas análises por HPLC/ESI/MS, HPLC/UV/Fluorescência e espectrofluorimetria. Células de carcinoma hepatocelular humano (HepG2) e hepatócitos de fígado humano normal (THLE-2) foram incubadas com antantreno e seus produtos de oxidação (quinonas e hidroquinonas acetiladas), verificando-se citotoxicidade dose dependente em diferentes condições de cultura. Uma vez que a sobrevivência relativa das células THLE-2 cultivadas sobre filme de colágeno e em meio PFMR-4 se assemelhou à sobrevivência relativa das células HepG2 cultivadas em meio DME e sem filme de colágeno, utilizamos as células HepG2 para análise de dano oxidativo. Produtos de oxidação do antantreno (quinonas e hidroquinonas acetiladas) induziram a formação de 8-oxodGuo no DNA celular. Os dados obtidos nos indicam que duas vias podem estar envolvidas na genotoxicidade do antantreno observada nos estudos com S.typhimurium realizados por Platt et al. (2002): indução de dano oxidativo e formação de adutos com o DNA. / Anthanthrene is a polycyclic aromatic hydrocarbon (PAH) widely spread in the environment and does not have the bay or fjord regions, which in general provide high reactivity to these compounds after oxidation. However, its mutagenic activity to bacteria after metabolic activation is comparable to that of benzopyrene (BP) and, based on the sensitivity of the S. typhimurium strains used, anthanthrene metabolites cause base pair substitutions, DNA strand exchanges, and possibly DNA oxidative damage. Some of the metabolites that are genotoxic to bacteria have been recently identified, but a better investigation on how these and other possible metabolites react with biomolecules, identifying the generated adducts, can contribute to clarify the ways involved in its genotoxicity. In the present work we investigated the reaction of anthanthrene (chemically oxidized or oxidized by the HRP/H2O2 system) with dG and DNA in vitro. The formation of possible adducts was observed in the analyses by HPLC/ESI/MS, HPLC/UV/Fluorescence and spectrofluorimetry. Human hepatocelular carcinoma cell line (HepG2) and normal human liver hepatocytes (THLE-2) were incubated with anthanthrene and its oxidation products (quinones and acetyladet hidroquinones). Dose dependent cytotoxity was observed under different culture conditions. As the relative survival of the THLE-2 cells grown on a film of collagen in PFMR-4 medium was very close to the relative survival of the HepG2 cells grown in DME medium, without the collagen film, we used the HepG2 cells for analysis of oxidative damage. Anthanthrene oxidation products (quinones and acetylated hidroquinones) induced 8-oxodGuo formation in the cellular DNA. Data obtained indicate that two ways may be involved in the genotoxicity of anthanthrene observed in the S. typhimurium studies conducted by Platt et al. (2002): DNA oxidative damage and adducts formation.

Orientador: Cristina Antoniali Silva / Resumo: O objetivo deste estudo foi avaliar a relação entre os níveis de biomarcadores de estresse/ dano oxidativo na saliva de crianças e a severidade de cárie dentária classificada pelo Sistema Internacional de Classificação e Gerenciamento de Cárie (ICCMS™, termo em inglês International Caries Classification and Management System). Amostras de saliva não estimuladas foram coletadas de pacientes de 1-3 anos de idade, após 2 horas de jejum, no período da manhã, em uma creche do município de Birigui, SP, Brasil. As crianças foram divididas em 4 grupos (n=30/grupo), de acordo com a severidade de cárie, sendo livre de cárie (grupo A), lesão de cárie em estágio inicial (grupo B), lesão de cárie intermediaria (grupo C) e lesão de cárie em estágio avançado (grupo D). Foram avaliados os seguintes biomarcadores salivares de estresse oxidativo: dano oxidativo ou malonaldeído (MDA), mensurado pelo método de TBARS; capacidade antioxidante total (TAC), medida pelo ensaio do poder antioxidante férrico redutor; atividade antioxidante enzimática da superóxido dismutase (SOD) e atividade antioxidante não enzimática do ácido úrico (UA). Os dados foram analisados por ANOVA, seguido do teste de Student-Newman-Keuls, coeficientes de correlação de Pearson e Spearman, e regressão linear multivariada (p <0,05). Os resultados demonstraram que a quantidade de proteína total, TAC, atividade antioxidante enzimática e não-enzimática salivar aumentaram de acordo com a severidade das lesões de cárie, levando a r... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The objective of this study was to evaluate the relationship between the levels of biomarkers of oxidative stress / oxidative damage in children's saliva and the severity of dent al caries classified by the International Caries Classification and Management System (ICCMS TM ) . Unstimulated saliva samples were collected from patients 0 - 3 years old after 2 hours of fasting in the morning in a day care center in Birigui municipality. Th e children were divided into 4 groups (n = 30 / group), according to caries severity, being caries free (group A), early caries lesion (group B), inte rmediate caries lesion (group C ) and advanced carious lesion (group D). The following salivary biomarkers of oxidative stress were evaluated: oxidative or malonaldehyde damage (MDA), measured by the TBARS method; total antioxidant capacity (TAC), as measured by the ferric reducing antioxidant power test; enzymatic antioxidant activity of superoxide dismutase ( SOD) and non - enzymatic antioxidant activity of uric acid (UA). Data were analyzed by ANOVA, followed by Student - Newman - Keuls test, Pearson and Spearman correlation coefficients, and multivariate linear regression (p <0.05). The results sh owed that the conc entration of total protein, TAC, enzymatic antioxidant and non - enzymatic salivary activity increased according to the severity of caries lesions, leading to reduction of salivary oxidative damage. We can conclude that the greater the severity of caries les ions, the greater the... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre