Orientador: Gabriel Forato Anhê / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciências Médicas / Made available in DSpace on 2018-08-21T11:57:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_CarolinaSolonda_M.pdf: 587503 bytes, checksum: cd74a1063d709369d29c9a998e1cc9a4 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: A prevalência de esteato hepatite não alcólica (NASH) aumenta de 20% em indivíduos magros para 80% em pacientes obesos com inflamação hepática caracterizada por elevados níveis de TNF-alfa. Um dos eventos que caracteriza a evolução para NASH é a marcante morte de hepatóciotos resultante da ação do excesso de ácidos graxos livres circulantes. O mecanismo pelo qual o palmitato induz a apoptose é dependente, entre outros parâmetros, do aumento dos níveis de espécies reativas de oxigenio (EROS). O objetivo do presente trabalho foi avaliar se a apoptose de hepatócitos induzida pelo palmitato é dependente do aumento da produção de TNF-alfa. Para testar tal hipótese, utilizamos o Infliximabe, um anticorpo monoclonal específico anti-TNF-alfa, como ferramenta farmacológica para reverter as injúrias provocadas pelo palmitato. Foi observado que após 6 horas de tratamento com o palmitato houve um aumento de expressão de mRNA de TNF-alfa levando a um aumento de apoptose 24 horas após à exposição com o ácido graxo. Este fenômeno concordou temporalmente com um aumento na fosforilação das proteínas IkK, IKbeta e JNK, indicativo de ativação da via de sinalização do TNF-alfa. A apoptose induzida pelo palmitato foi revertida pela adição de um inibidor geral de síntese proteica (Ciclohexamida) ou de um anticorpo neutralizante para o TNF-alfa circulante. Além disso, a produção de EROs e a disfunção mitocondrial induzidas pelo palmitato também foram revertidos por estas estratégias farmacológicas. Com base em tais resultados, concluímos que a apoptose, o acúmulo de EROs e da disfunção mitocondrial induzidas pelo palmitato em células HepG2 são dependentes da produção de TNF-alfa / Abstract: In the last three decades, the prevalence of overweight and obesity has been continuously increasing. Obesity is a risk factor for developing a series of diseases such as whole-body insulin resistance and type 2 diabetes mellitus. Adipose tissue, originally considered merely energy storage, today is recognized as an endocrine organ able of secreting a variety of cytokines, hormones and other substances with specific biological activities, such as saturated fatty acids. Both long chain saturated fatty acids, like palmitate, and the proinflammatory cytokines, as TNF-alfa, are known to activate signaling pathways that promote apoptosis. The mechanism by which the palmitate induces apoptosis is dependent on cell type, for example, human hepatocellular carcinoma line (HepG2) treated with palmitate led lipotoxicity and to increased levels of reactive oxygen species (ROS). Thus, the objective of this study was to evaluate whether apoptosis in HepG2 cells is dependent on increased production of TNF-alfa induced by treatment with palmitate. To test this hypothesis, we used the Infliximab, a monoclonal antibody anti-TNF-alfa, as a pharmacological tool to reverse injuries caused by palmitate. We observed that palmitate increased the mRNA for TNF-alfa and phosphorylation of IkK, Ikbeta and JNK, all indicative of activation of inflammatory signaling pathways. Apoptosis induced by palmitate was suppressed by simultaneous treatment with cycloheximide or infliximab. Furthermore, the production of ROS and mitochondrial dysfunction induced by palmitate were also suppressed by these two pharmacological strategies. Based on these results, we conclude that apoptosis and related events such as increased ROS production and mitochondrial dysfunction induced by palmitate in HepG2 cells are dependent on autocrine action of TNF--alfa / Mestrado / Farmacologia / Mestra em Farmacologia

Orientador: Edson Antunes / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciências Médicas / Made available in DSpace on 2018-08-21T23:29:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Monteiro_PriscilaFukumura_M.pdf: 903494 bytes, checksum: 9d17a9657d72fedec2f6efc40cc3b082 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: As plaquetas desempenham uma função fisiológica importante no sistema hemostático, em resposta a lesão vascular através da prevenção da hemorragia. A adesão ou agregação plaquetária são eficazes na contribuição sinérgica de várias interações de múltiplos receptores, que transmitem sinais de ativação que iniciam uma série de respostas bioquímicas e morfológicas, associadas à remodelação do citoesqueleto, a secreção granular e a geração e liberação de agonistas endógenos solúveis, tais como ADP e tromboxano A2 (TXA2). O NO derivado da célula endotelial exerce um efeito inibitório na função da plaquetaria através da ativação de cGMP / PKG, a qual, por sua vez leva a uma redução na concentração de Ca2 + prevenindo assim a adesão e agregação de plaquetas à parede vascular. No entanto, a disfunção endotelial, presente em certas condições patológicas é caracterizada por uma diminuição da biodisponibilidade de NO que leva a ativação anormal das plaquetas conduzindo a trombose vascular À disfunção plaquetária é considerada uma fase final de complicações cardiovasculares no diabetes mellitus tipo II, obesidade, aterosclerose, levando ao resultado clínico, tais como enfarte do miocárdio, acidente vascular cerebral e doença arterial periférica. A obesidade é um importante problema de saúde pública, atingindo todas as idades e grupos socioeconômicos elevando a incidência de doenças cardiovasculares e endócrino-metabólica. Um estado crônico de stress oxidativo e inflamação são a marcados pela adiposidade que desempenha um papel crucial nos eventos fisiopatológicos desta desordem. Estes efeitos pró-inflamatórios e pró-oxidante estão associados com o aumento de ERO com diminuição da biodisponibilidade, o que aumenta o risco de eventos trombóticos aterosclerose. No entanto, os mecanismos pelos quais a adiposidade induz disfunção plaquetária são pouco esclarecidos. Além disso, a maioria dos eventos cardiovasculares fatais como consequência de complicação trombótica não estão associadas à estenose vascular completa, mas sim com as alterações de biomarcadores pró-inflamatórios e pró-oxidantes, o que pode prever futuros eventos cardiovasculares. Nossa hipótese é que a produção de ERO intraplaquetário causada pela adiposidade contribui para eventos trombóticos e distúrbios endocrinometabólico. Assim, investigou-se a reatividade plaquetária ex-vivo em resposta ao ADP e trombina, em ratos alimentados com dieta hiperlipídica, e o envolvimento de ERO e via do NO-cGMP na modulação da reatividade de plaquetária / Abstract: Platelets play an important physiological function in haemostasis system in response to vascular injury by preventing hemorrhage. Effective platelet adhesion and aggregation require the synergistic contribution of multiple receptor-ligand interactions that transmit activating signals initiating a range of platelet biochemical and morphological responses, linked to cytoskeleton remodeling, granule secretion and the generation and release of endogenous soluble agonists, such as ADP and thromboxane A2 (TXA2). Endothelial cell-derived nitric oxide (NO) exerts an inhibitory effect in the platelet function by activation of cGMP/PKG pathway, which in turn leads to reduction in concentration of Ca2+, thus preventing adhesion and aggregation of platelets to the vascular wall. Nonetheless, endothelium dysfunction, present in certain pathological conditions is characterized by a decreased NO bioavailability which incites abnormal platelet activation leading to vascular thrombosis. Platelet dysfunction is considered an end stage of cardiovascular complications in type II diabetes mellitus, obesity and atherosclerosis that results in clinical outcomes such as myocardial infarction, stroke and peripheral artery disease. Obesity is an important public health problem affecting all ages and socioeconomic groups greatly elevating the incidence of cardiovascular and endocrine-metabolic disorders. A chronic state of oxidative stress and inflammation are the hallmark of adiposity that plays a pivotal role in the physiopathological events in this disorder. These proinflammatory and pro-oxidant effects are associated with increased reactive-oxygen species (ROS) production and decreased NO bioavailability, which increases the risk of athero thrombotic events. Nonetheless, the exact mechanisms by which adiposity induces platelet dysfunction remain poorly investigated. In addition, most of fatal cardiovascular events as consequence of thrombotic complication are not associated with complete vascular stenosis, but rather with alterations of pro-inflammatory and pro-oxidant biomarkers, which can predict future cardiovascular events. We hypothesized that intraplatelet ROS production in adiposity contributes to thrombotic events in endocrinemetabolic disorders. Therefore, we have investigated the ex-vivo platelet reactivity in response to ADP and thrombin in high fat-fed rats, and the involvement of platelet-derived ROS and NO-cGMP pathway in modulating the platelet reactivity / Mestrado / Farmacologia / Mestra em Farmacologia

Orientadores: Mary Anne Heidi Dolder, Fernanda Ramos Gadelha, Mary Anne Heidi Dolder / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-27T11:14:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Leite_RodrigoPaula_D.pdf: 2410216 bytes, checksum: 7bc6c22d763f8f597e6e6208e8d60e5f (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: Heteropterys tomentosa A. Juss. é uma planta endêmica do cerrado brasileiro cuja raiz é popularmente utilizada como planta medicinal. O extrato vegetal é consumido de maneira rudimentar e sem qualquer forma de extração padronizada. No entanto, determinadas propriedades com potencial clínico são descritas na literatura para o extrato de H. tomentosa. Entre estas, expressiva atividade antioxidante in vivo, a qual poderia ser contribuir para os efeitos benéficos à saúde do composto. Portanto, propôs-se investigar neste trabalho os mecanismos antioxidantes do extrato de H. tomentosa em testículo de ratos Wistar submetidos a estresse oxidativo por cloreto de cádmio. Dois possíveis mecanismos bioquímicos foram considerados: capacidade de quelar íons de cádmio e de metais de transição, como ferro e cobre; capacidade de neutralizar espécies reativas de oxigênio. Os animais foram organizados em quatro grupos (n=5) e tradados durante 30 dias: Controle - ingestão ad libitum de água; Cd - ingestão ad libitum de solução aquosa de cloreto de cádmio [75mg/L]; Ht - uma injeção intraperitoneal diária do extrato vegetal NSE50 [50 mg/Kg Pc]; CdHt - ingestão ad libitum de solução aquosa de cloreto de cádmio [75mg/L] concomitantemente à injeção intraperitoneal diária do extrato vegetal NSE50 [50 mg/Kg Pc]. Ao término do tratamento, as amostras de testículo foram coletadas e submetidas a análises bioquímicas, estereológicas e histopatológicas. Os resultados demonstram que o extrato de H. tomentosa reduziu significativamente as taxas de peroxidação lipídica nos animais submetidos ao cádmio. As evidências sugerem que ambos os mecanismos antioxidantes inicialmente propostos estão envolvidos neste processo. Isto é, o extrato possui propriedades quelantes associadas à capacidade de neutralizar as EROs normalmente formadas após a exposição ao metal. Adicionalmente, os resultados acusam a presença de cádmio no testículo dos animais não expostos experimentalmente, provavelmente obtido através da ração comercial. Este cenário expõe um grave problema ambiental envolvendo a presença do metal na agricultura voltada para o consumo humano e, dessa forma, reforça os estudos populacionais que correlacionam exposição não ocupacional ao cádmio com diversas patologias idiopáticas / Abstract: Heteropterys tomentosa A. Juss. is an endemic Brazilian bush whose root is widely used as a medicinal plant. The plant extract is traditionally taken imbibed in alcohol and, therefore neither go through any standard extraction procedure nor has its active compounds identified. Nonetheless, the literature have reported some pharmacological properties with clinical potential for H. tomentosa root extract, such as a relevant in vivo antioxidant activity. Therefore, its health benefits could partially be attributed to the capacity of reducing the oxidative stress in the organism. For this reason, the aim of the present study is to shed light on the antioxidant mechanisms of H. tomentosa in Wistar rat testis undergoing cadmium induced lipid peroxidation. Two possible mechanisms have been investigated: the capacity of chelating cadmium and transitional metal ions, such as iron and copper; the capacity of ROS scavenging. Animal were set into four different groups (n=5) and submitted to different treatments for 30 days: Control - water ad libitum; Cd - water plus cadmium solution [75mg/L] ad libitum; Ht - daily intraperitoneal injection of NSE50 extract [50 mg/Kg Pc]; CdHt - water plus cadmium solution [75mg/L] ad libitum accompanied by a daily intraperitoneal injection of NSE50 extract [50 mg/Kg Pc]. At the end of the treatment, testis samples were collected and submitted to stereological, histopathological and biochemical analyses. The results showed a significant reduction in lipid peroxidation rates for the animals submitted to cadmium diet and simultaneously treated with the NSE50 extract. Our data indicates that two antioxidants mechanisms are employed by the plant extract: a cadmium chelating property and a ROS scavenging activity. In addition, results show the presence of cadmium in testis of control and Ht group, although they were not experimentally exposed to the metal. These animals are likely to have been contaminated through rat ration, mainly made from corn. This scenario exposes a current environmental issue involving agriculture for human consumption and, thus reinforces some epidemilogical studies correlating cadmium and several idiopathic pathologies / Doutorado / Biologia Celular / Doutor em Biologia Celular e Estrutural

O objetivo geral do presente estudo foi analisar o comportamento dos valores do pico de consumo de oxigênio (VO2pico) e de lactato, em grupos de crianças e jovens não praticantes de natação e atletas de natação no período etário de sete a 17 anos de idade; e ainda, a) investigar as possíveis diferenças entre os valores de VO2pico dos grupos durante o período etário citado em relação ao gênero e ao treinamento sistemático, b) analisar a influência da massa corporal total na variação do VO2pico em função da idade, gênero e treinamento para o período etário citado, c) analisar a influência da massa corporal total na variação do VO2pico tendo como fator interveniente à gordura corporal, d) analisar as concentrações de lactato no sangue após esforço gradualmente crescente até a exaustão para o período etário citado. O delineamento utilizado foi transversal e contou com uma amostra de 145 crianças e jovens de sete a 17 anos de idade, com no mínimo três sujeitos de cada idade e gênero que foram subdivididos em dois grupos – controle (escolares) e experimental (nadadores).Cada grupo foi subdividido em três grupos etários (sete a 10, 11 a 14 e 15 a 17 anos) perfazendo 12 subgrupos (seis no feminino e seis no masculino). Após aprovação de Comissão de Ética Institucional e assinatura do termo de consentimento informado os voluntários realizaram uma anamnese para avaliar o histórico de saúde. Em laboratório, foram realizadas medidas antropométricas, eletrocardiograma de repouso e teste funcional em esteira para a avaliação da aptidão cardiorespiratória – VO2pico. Os resultados foram apresentados de forma descritia e inferencial como análise descritiva, diagramas box-plot, ANOVA e ANCOVA. O programa estatístico usado foi o SPSS versão 11.0. O nível de significância adotado foi 0,05. Os valores médios de VO2picoabs, VO2picorelcor e VO2picorelcor ajustado entre crianças e jovens de diferentes faixas etárias de escolares e nadadores em ambos os gêneros não são equivalentes, com exceção das meninas da faixa etária de sete a 10 anos. O delta de lactato (repouso e pós exercício) é dependente do gênero, faixa etária e grupo de treinamento. Os valores de VO2pico em escolares e nadadores sofrem influência da idade e do gênero. Os valores de VO2pico das crianças e jovens de sete a 17 anos de idade escolares e nadadores para diferentes faixas etárias sofrem influência da massa corporal total, em especial da somatória de dobras cutâneas periféricas, tendo como fator interveniente a gordura corporal. As variáveis de delta de lactato e somatória de dobras cutâneas consideradas como covariáveis levaram ao estabelecimento do modelo para VO2picorelcor (ml.kg-1.min-1) e VO2picorelcor ajustado (ml.kg-0,67.min-1) com R2 elevados, mas maiores no último caso. / The general aim of this study was to analyze the behavior of the peak oxygen uptake (VO2peak) values and lactate, in children and youths groups no swimming practitioner and swimming athletes from seven to 17 years age group; and even, a) to investigate the possible differences among VO2peak values of groups during this age group related to gender and systematic training, b) to analyze the influence of total body mass in VO2peak variation related to the age, gender and training for this age group, c) to analyze the influence of total body mass in VO2peak variation having as interventional factor the body fat, d) to analyze the blood lactate concentrations after growing gradually effort until exhaustion for this age group. The cross-sectional experimental design had a sample with 145 children and youths from seven to 17 years old, with three subjects at least of each age and gender subdivided in two groups – control (pupils) and experimental (swimmers). Every group was subdivided in three age groups (7-10, 11-14 and 15-17 years) making 12 sub-groups (6 female and 6 male). After approved Institutional Ethical Boarding and Informed Consent signed, the volunteers were submitted the anamnesis for participation health screening. In the lab, were performed anthropometrical measurements, rest electrocardiogram and functional test on a treadmill to asses the cardiorespiratory fitness – VO2peak. The results were presented on a descriptive and inferential way like descriptive analyses, diagrams box-plot, ANOVA e ANCOVA. The statistic program used was the SPSS version 11.0. The significance level adopted was 0,05. The VO2peakabs, VO2peakrelcor e VO2peakrelcor adjusted means values between children and youths of different age groups pupils and swimmers in both genders are not equivalent, with exception on the girls from seven to 10 years old age group. The lactate delta (rest and after exercise) is dependent of the gender, age group and training group. The VO2peak means values in pupils and swimmers suffer influence of the age and the gender. The VO2peak values of the children and youths from seven to 17 years old pupils and swimmers for different age groups suffer influence of the total body mass, in special of the peripheral skinfolds sum, having as interventional factor the body fat. The variables lactate delta and skinfolds sum here considered like covariate leaded to the establishment of the model for VO2peakrelcor (ml.kg-1.min-1) and VO2peakrelcor adjusted (ml.kg-0,67.min-1) with higher R2, but greater in the last case.

A produção de espécies reativas de oxigênio (ROS) nos sistemas biológicos é contrabalanceada pelos sistemas antioxidantes enzimáticos e não-enzimáticos. Quando há um desequilíbrio entre a geração de ROS e esses sistemas, ocorre um aumento dessas espécies reativas causando estresse oxidativo, que pode levar a danos a macromoléculas, como lipídios, proteínas e o DNA. Os fármacos doxorrubicina (antineoplásico) e benzonidazol (antiparasitário) são conhecidos por induzir efeitos colaterais que podem estar relacionados ao aumento de ROS. Além disso, ensaios de mutagenicidade demonstram que esses fármacos apresentam atividade mutagênica por danos oxidativos. O Grupo NEQUIMED desenvolve substâncias com potencial atividade antineoplásica e antiparasitária, as quais ainda não foram avaliadas em relação às propriedades tóxicas e genotóxicas. Dessa forma, o objetivo deste trabalho foi analisar as propriedades mutagênicas e de estresse oxidativo dessas novas substâncias, comparando aos fármacos benzonidazol e doxorrubicina. Para detecção de ROS foi realizado o ensaio fluorimétrico utilizando o marcador 2,7-diacetato de diclorofluoresceína (DCFH-DA) em linhagens celulares de hepatocarcinoma humano (HepG2) e fibroblasto de camundongo (Balb/C 3T3 clone A31). O estado redox destas células foi avaliado através da quantificação da expressão gênica e do conteúdo proteico das enzimas antioxidantes através das técnicas de qRT-PCR e Western blot, respectivamente. A atividade mutagênica foi analisada com o ensaio Ames miniaturizado Salmonella/microssoma utilizando a linhagem TA102 de Salmonella typhimurium que detecta agentes mutagênicos que causam danos por oxidação. Os resultados mostraram que as substâncias estudadas pelo Grupo não induzem aumento na produção de ROS ou induzem em menores níveis do que doxorrubicina e benzonidazol, além de levar a alterações menos proeminentes que os fármacos para a expressão das proteínas antioxidantes. No ensaio mutagênico, o benzonidazol apresentou o pior perfil, doxorrubicina e Neq0438 somente foram mutagênicos com ativação enzimática, enquanto Neq0551 foi inativo. Assim, as novas substâncias (Neq0438 e Neq0551) apresentaram um perfil melhor do que os fármacos de referência, tornando-os candidatos promissores para estudos in vitro e in vivo subsequentes. / The production of reactive oxygen species (ROS) in biological systems is compensated by the enzymatic and non-enzymatic antioxidant systems. The excessive ROS production causes oxidative stress, which can damage important cellular macromolecules such as lipids, proteins and DNA. The drugs doxorubicin (antineoplastic) and benzonidazole (antiparasitic) are both known for their side effects, which can be related to the increase of ROS. Besides, mutagenicity assays show that these drugs have a mutagenic activity via oxidative damages. The research group NEQUIMED studies new substances with potential antineoplastic and antiparasitic activities, but their toxic and genotoxic properties have not been fully evaluated yet. Thus, the aim of this work is to assess the mutagenic potential and the oxidative stress generated by these substances, comparing them to benzonidazole and doxorubicin. The fluorimetric assay using the probe dichloro-dihydro-fluorescein diacetate (DCFH-DA) was used for ROS detection in human hepatocarcinoma (HepG2) and mouse fibroblast (Balb/C 3T3 clone A31) cell lines. The redox state of these cells was evaluate by qRT-PCR and Western blot methods to quantifying gene expression and protein content of the antioxidant enzymes. The mutagenic potential was assessed by the miniaturized Ames text with the Salmonella/microssome mutagenicity assay, using the TA102 strain of Salmonella typhimurium, which detects oxidation damages to the DNA. The new substances did not induce an increase on ROS production, or did in lower levels when compared to doxorubicin and benzonidazole. Moreover, reference drugs also induced greater changes on the expression of the antioxidant enzymes. Benznidazole had a higher mutagenic activity, while Neq0438 and doxorubicin were mutagenic only when incubated with enzymatic activation. Neq0551 was inactive for Ames assay. Therefore, these new substances (Neq0438 and Neq0551) had a better overall profile than the reference drugs, turning out to be promising candidates for further in vitro and in vivo studies.

O câncer de próstata é o segundo câncer mais freqüentemente diagnosticado em homens. Durante o crescimento tumoral, as células neoplásicas interagem com a matriz extracelular (MEC). Analisamos o efeito de C16, peptídeo derivado da clivagem da MEC, sobre a migração, invasão e regulação dos invadopódios em células de câncer de próstata (DU145). Ensaios de migração e invasão demonstraram que C16 promoveu um aumento da atividade migratória e invasiva de células DU145 de maneira dose dependente. Demonstramos que o peptídeo estimula a fosforilação de Src. Ensaios de degradação em substrato fluorescente mostraram que C16 promoveu a formação de invadopódios de células DU145. O immunoblot nos revelou que este peptídeo também estimula a expressão de Tks4, Tks5, cortactina e MT1-MMP. C16 estimulou a produção de espécies reativas de oxigênio, importantes para o fenótipo invasivo das células tumorais. Nossos resultados sugerem que o peptídeo C16 regula migração, invasão, invadopódios e suas moléculas-chave e a geração de espécies reativas de oxigênio em células DU145. / Prostate cancer is the second most frequently diagnosed cancer in males. During tumor growth, neoplastic cells interact with the extracellular matrix (ECM) Our Laboratory has demonstrated that peptides derived from ECM cleavage are involved in migration, invasion and invadopodia formation in different tumor cell lines. Invadopodia activity depends on expression of the proteins Tks4, Tks5, cortactin, MT1-MMP, as well as reactive oxygen species (ROS) generation. Migration and invasion assays in chemotaxis chambers demonstrated that C16 increased migration and invasion activities of DU145 cells in a dose-dependent manner. We observed that the peptide stimulated phosphorylation of Src. Fluorescent substrate degradation assay showed that C16 increased invadopodia activity of DU145 cells. Immunoblot revealed that this peptide stimulated Tks4, Tks5, cortactin and MT1-MMP expression. Furthermore, C16 increased ROS production. Our results strongly suggested that C16 regulates migration, invasion, invadopodia key-molecules, and ROS generation in DU145 cells.

Mitocôndrias desempenham um papel central na homeostase celular. Estas organelas se diferem das demais não só por suas múltiplas funções, mas por terem seu próprio genoma, distinto do genoma nuclear. Estas organelas também participam de mecanismos de morte celular de forma central nos três mecanismos mais conhecidos: apoptose, necrose e autofagia. O mtDNA está localizado na face interna da membrana mitocondrial, onde são geradas grandes quantidades de Espécies Reativas de Oxigênio (EROs). Em consequência, o mtDNA acumula modificações oxidativas, mesmo em condições normais de metabolismo. Entretanto as respostas celulares ao acúmulo de lesões no mtDNA ainda não são claras. Para investigarmos se lesões oxidativas no mtDNA causam morte celular, propomos um modelo no qual oxigênio singlete é gerado especificamente na mitocôndria, pela ação de fotossensibilizadores com diferentes localizações celulares (azul de metileno, AM, e cristal violeta, CV, citosólicos; Ro 19-8022, Ro, citosólico e nuclear). Mostramos, por microscopia confocal, que os corantes tem a localização esperada em células HeLa. Além disso, observamos que o AM gera oxigênio singlete proporcionalmente a concentração do corante e dose de fotoativação. Mostramos que células tratadas com os corantes diminuem a velocidade de duplicação 24 h após o tratamento, que resulta em morte celular. Para AM e Ro, estes efeitos foram proporcionais à concentração de corante e da dose de fotoativação. Por outro lado, CV apresentou uma alta toxicidade mesmo no escuro. Mostramos que as células tratadas com AM não apresentam fragmentação internucleossômica de DNA, típica de apoptose após 24 h e não apresentam quebras de fita e formação de sítios abásicos logo após o tratamento. Finalmente mostramos que células com depleção do número de cópias de mtDNA são menos sensíveis ao tratamento com AM e igualmente sensíveis ao tratamento com Ro que células HeLa normais, indicando que lesões oxidativas ao mtDNA determinam a sensibilidade celular ao AM. / Mitochondria play a central role in cell homeostasis. They differ from other subcellular structures not only due to their many functions but also because they have their own genome. Moreover, mitochondria also play a central role in cell death, in apoptosis, necrosis as well as autophagy. The mitochondrial DNA sits at the inner side of the inner mitochondrial membrane, where most of reactive oxygen species are generated, and in fact, mtDNA accumulates oxidative damage under normal physiological conditions. However, cellular responses to mtDNA damage are not clearly understood. In order to ascertain whether mtDNA damage induces cell death, we established a cellular model in which oxidative stress is induced exclusively in mitochondria, by using two photosensitizers that localize in the cytosol (methylene blue, MB and crystal violet, CV) and comparing to another one with diffuse distribution (Ro 19-8022, Ro). These molecules generate singlet oxygen locally upon photoactivation. Using confocal fluorescence microscopy we confirmed the cellular localization of the dyes, and found that. MB generates singlet oxygen in cells in a dose- and light-dependent fashion. Treatment with the dyes induced dose-dependent cell proliferation inhibition and cell death. The cytotoxic effects of MB and Ro were completely dependent on light-activation whereas CV induced cell death in the dark. We found that under these conditions, MB treatment did not induce internucleosomal DNA fragmentation or non-nucleosomic fragmentation, as we did not observe comet formation. These results indicate absence of nuclear DNA damage. On the other hand, cells depleted of mtDNA showed decreased sensitivity to MB but not to RO, indicating that mtDNA damage plays a key role in inducing cell death under these experimental conditions.

As proteínas são consideradas importantes alvos para os oxidantes, devido à abundância em sistemas biológicos e às altas constantes de reações com estas espécies. Adicionalmente, têmse demonstrado que o triptofano (W) é um aminoácido extremamente susceptível a oxidação, inclusive pelo oxigênio singlete (1O2). A reação do W com o 1O2 tem despertado o interesse de diversos pesquisadores. Recentemente, esta reação tem atraído mais atenção, uma vez que produtos de oxidação do W tais como N-formilquinurenina (FMK) e quinurenina (kn) têm sido associados com algumas condições patológicas, tais como o desenvolvimento de catarata e a formação de agregados covalentes da superóxido dismutase envolvidos na esclerose lateral amiotrófica. Entretanto, há poucos trabalhos enfocando detalhadamente as reações, com estudos de estabilidade, identificação de subprodutos e propostas mecanísticas. Desta forma, pretendemos com este trabalho contribuir no esclarecimento do mecanismo de oxidação do triptofano pelo 1O2, através da análise e caracterização de produtos de oxidação gerados. Com este intuito, dois hidroperóxidos de triptofano isômeros (WOOH cis e trans, em relação ao grupamento carboxila) foram completamente caracterizados por análises de HPLC/espectrometria de massa e RMN como os principais produtos de oxidação do W pelo 1O2. Estes hidroperóxidos demonstraram ser relativamente estáveis às temperaturas ambiente e fisiológica, decompondo lentamente para os alcoóis correspondentes. O aumento do pH e/ou o aquecimento das soluções contendo os WOOH leva a decomposição quimiluminescente dos WOOH à FMK. Utilizando hidroperóxidos isotopicamente marcados com [18O] (W18O18OH) foi possível confirmar que a FMK formada durante esta decomposição era marcada com dois átomos de oxigênio. Este resultado demonstra que os dois átomos da FMK são derivados do grupamento hidroperóxido. Em adição, estas reações são quimiluminescentes, sugerindo o envolvimento de um intermediário dioxetano. Este mecanismo foi confirmado uma vez que o espectro de quimiluminescência da decomposição dos WOOH pode ser sobreposto ao espectro de fluorescência da FMK, inequivocamente identificado a FMK como a espécie emissora. Dioxindoilalaninas diastereoisoméricas também foram caracterizadas como produtos de oxidação do triptofano pelo 102; uma possível via radicalar foi excluída. Em suma, este estudo contribuiu na elucidação das bases químicas envolvidas na oxidação do triptofano por 102, através da caracterização dos produtos formados e da investigação detalhada dos mecanismos de decomposição destes produtos. / Proteins have been considered important targets for reactive oxygen species. Indeed, tryptophan (W) has been shown to be a highly susceptible amino acid to many oxidizing agents, including singlet molecular oxygen (1O2). The reaction of 1O2 with W has long been a matter of concern, and has recently attracted considerably more attention because W-derived oxidation products such as N-formylkynurenine (FMK) and kynurenine (kn) have been associated with some pathological conditions such as the development of cataracts and the formation of covalent aggregates of superoxide dismutase, which has been implicated in amyotrophic lateral sclerosis. Despite the intense interest in the mechanism of W oxidation, there are a lot of gaps that remains to be elucidated. In this context, the current study was undertaken to investigate the chemical basis involved in W oxidation by 1O2. We are concerned about the chemistry of the initially formed hydroperoxides, their stability, further reactions and the mechanism leading to FMK conversion. With this purpose, two cis and trans tryptophan hydroperoxide (WOOH) isomers were completely characterized by HPLC/mass spectrometry and NMR analyses as the major W-oxidation photoproducts. Also, they were shown to be relatively stable at ambient and physiological temperatures, leading to a slow decomposition to the corresponding alcohols. Increasing the pH or heating the solutions gives rise to a luminescent decomposition of the WOOH to FMK. Using 18O-labeled hydroperoxides (W18O18OH), it was possible to confirm the formation of a two-oxygen-labeled FMK molecule derived from W18O18OH decomposition. This result shows that both oxygen atoms in FMK are derived from the hydroperoxide group. In addition, these reactions are chemiluminescent (CL), indicating a dioxetane cleavage pathway. This mechanism was confirmed since the CL spectrum of the WOOH decomposition matched the FMK fluorescence spectrum, unequivocally identifying FMK as the emitting species. Diastereoisomeric dioxindoyalanine were also characterized as oxidation products derived from the reaction of W with 1O2. The involvement of radicals in this reaction was excluded. In summary, this work offers further insights into the chemistry involved in W-oxidation, through the characterization of photoproducts and the detailed investigation about the decomposition mechanism of these products.

No presente trabalho são apresentadas a síntese e a caracterização estrutural, fotofísica, fotoquímica e fotobiológica de nanopartículas contendo os fotossensibilizadores (FS) Azul de Metileno (AM) e Tionina. AM e Tionina foram incorporados nas nanopartículas sil-AM e sil-Tio pelo processo sol-gel. Nas nanopartículas Cab-Tio, Tionina foi ligada à superfície de sílica CabOsil® através de ligação covalente com reagentes bifuncionais. Todas as nanopartículas mostraram-se esféricas e com de diâmetro médio na faixa de 30 a 60nm. A imobilização dos FS induziu a agregação destes em extensões diferentes para cada tipo de nanopartícula. Foi observado que a maior presença de dímeros de FS leva à menor eficiência de geração de 1O2. Constatou-se que as nanopartículas sofrem pouca influência do meio, uma vez que os FS a elas ligadas não sofreram redução química por NADPH, nem supressão do estado tripleto por íons ascorbato e a supressão de fluorescência por íon brometo foi diminuída. Foi testado também o efeito do recobrimento destas nanopartículas com lipídios dioleilfosfatidil colina (DOPC) e fosfatidilglicerol (PG) e com Polietileno glicol (PEG). A adsorção das nanopartículas sobre membranas miméticas foi reduzida após os recobrimentos, resultado que foi explicado pelas interações de carga superficial (potencial zeta) e pela força de hidratação. As nanopartículas sil-AM e Cab-Tio apresentaram fototoxicidades in vitro, 38% e 20% maiores que os respectivos FS livres. A modificação das nanopartículas de sil-AM com lipídios e com PEG diminuiu a fototoxicidade das mesmas e no caso do recobrimento com lipídios levou ao aumento da toxicidade no escuro. Imagens de microscopia confocal mostraram que as nanopartículas com e sem recobrimento de lipídios entram em células B16. No caso das nanopartículas recobertas, observou-se um perfil de distribuição difuso por todo o citoplasma e no caso de nanopartículas sem recobrimento, estas encontraram-se em poucas regiões vacuolares do citoplasma. O perfil de distribuição homogênea por todo o citoplasma no caso de nanopartículas recobertas com lipídios pode ser o responsável pelo aumento de toxicidade no escuro. Concluiu-se que a ligação dos FS em nanopartículas com diferentes graus de agregação pode ser uma estratégia para obtenção de sistemas com capacidade modulada de geração de 1O2 e com reduzida susceptibilidade às composições do meio. As atividades fototóxicas das nanopartículas contra células B16 mostraram que estas podem ser úteis em Terapia Fotodinâmica de Câncer / In this work we present the synthesis and the characterization (structural, photophysical, photochemical and photobiological) of nanoparticles with incorporated photosensitizers (PS) Methylene Blue (MB) and Thionin. MB and Thionin were incorporated in sil-MB and sil-Th nanoparticles through sol-gel process. In the case of Cab-Th nanoparticles Thionin was linked to the surface of CabOsil® nanoparticles through cross-linking reactions. All nanoparticles were spherical and presented average diameter in the range of 30 to 60nm. Different extension of PS aggregation was observed in each nanoparticle. It was characterized that the higher the proportion of dimers to monomers the smaller the efficiency of singlet oxygen (1O2) generation. It was shown that nanoparticles can protect PS from external interferences, since NADPH did not reduce them, neither were their triplet state quenched by ascorbate ions. Besides, fluorescence quenching by bromide ions was reduced compared to free PS. The effect of covering the nanoparticles with lipids, i.e., di-oleil phosphatidylcholine (DOPC) and phosphatidylglycerol (PG), and with Polyethylene glycol was also tested. The nanoparticle adsorption over membrane mimics was reduced, which was explained by the interaction among surface charges (zeta potential) and by hydration forces. Sil-MB and Cab-Th nanoparticles presented in vitro phototoxicity 38% and 20% higher than the respective free PS. It was observed that the nanoparticle coating with lipids and with PEG reduced their photoxicity. Nanoparticles coated with lipids showed higher toxicity in the dark. Confocal fluorescence images of B16 cells showed that nanoparticles with or without lipid coating enter the cells. In the case of lipid-coated nanoparticles a diffuse distribution profile was observed and in the case of nanoparticles without coating, they concentrated in specific vacuolar regions of the cytoplasm. The homogeneous cytoplasmic distribution profile of lipid-coated nanoparticles can explain the increased toxicity in the dark. It has been concluded that immobilization of PS with different aggregation degrees is a strategy to obtain systems in which the modulated efficiency of 1O2 generation is not affected by the external medium. Finally, based on the observed in vitro phototoxicity activity against B16 cells, these systems can be useful in Photodynamic Therapy of Cancer

A Araucaria angustifólia é uma conífera nativa do Brasil que apresenta sementes recalcitrantes. Devido a sua importância econômica, foi intensamente explorada ao longo dos anos, encontrando-se atualmente classificada como espécie em perigo crítico de extinção pela International Union for Conservation of Nature. A embriogênese somática apresenta-se como uma ferramenta biotecnológica de grande valia na propagação de espécies recalcitrantes e de difícil propagação, com aplicação em programas de conservação, reflorestamento, e melhoramento genético vegetal. Estudos comparativos dos processos de embriogênese somática e zigótica têm permitido o conhecimento dos fatores bioquímicos, fisiológicos e genéticos que controlam o desenvolvimento do embrião, e o estabelecimento as condições artificiais para o correto desenvolvimento embrionário in vitro. O objetivo deste trabalho foi estudar a participação do ácido salicílico como sinalizador do processo de embriogênese zigótica e somática em A. angustifólia. Para tanto foi determinado o conteúdo de ácido salicílico livre e conjugado ao longo da embriogênese zigótica, e o efeito de sua suplementação em culturas embriogênicas com diferentes potenciais para a maturação. Para a embriogênese somática, a presença do ácido salicílico foi correlacionada com a geração de óxido nítrico e espécies reativas de oxigênio , e com a expressão do gene \"Somatic Embryogenesis Receptor Kinase\" (AaSERK). Os resultados obtidos demonstram que: a) ocorre um maior conteúdo de ácido salicílico na forma livre e conjugada nas etapas iniciais da embriogênese zigótica; b) a suplementação de ácido salicílico, nas concentrações de 0,5 a 2 mM, inibiram a indução de culturas embriogênicas; c) culturas embriogênicas incubadas em ácido salicílico apresentaram redução da síntese endógena de espécies reativas de oxigênio e aumento no conteúdo de óxido nítrico; d) a redução de espécies reativas de oxigênio indicou uma relação dose dependente com o ácido salicílico; e) a adição de um doador de óxido nítrico e um sequestrador inibiram a produção de espécies reativas de oxigênio; f) a expressão do gene AaSERK atingiu o maior nível no período de quatro horas de incubação em 0,1 mM de AS / Araucaria angustifolia is a conifer native of Brazil with recalcitrant seeds. Due to its economic importance, the exploration has been extensively over the years, currently this specie is classified as critically endangered by the International Union for Conservation of Nature. Somatic embryogenesis is presented as a biotechnological tool of great value in the propagation of recalcitrant species and difficult to spread, with applications in conservation, reforestation programs, and plant breeding. Comparative studies of the processes of zygotic and somatic embryogenesis has allowed the knowledge of biochemical, physiological and genetic factors that control embryo development, and the establishment artificial conditions for proper embryonic development in vitro. The objective of this work was to study the role of salicylic acid as a marker of zygotic embryogenesis and somatic process in A. angustifolia. Thus, we determined the content of free salicylic acid and conjugated along the zygotic embryogenesis, and the effect of their supplementation with different potential embryogenic cultures for maturation. For somatic embryogenesis, the presence of salicylic acid was correlated with the generation of nitric oxide, reactive oxygen species and in the gene expression \"Somatic embryogenesis Receptor Kinase\" (AaSERK). The results show that: a) there is an increased content of salicylic acid in free and conjugated form in the initial stages of zygotic embryogenesis; b) salicylic acid supplementation, in concentrations from 0.5 to 2 mM, inhibited the induction of embryogenic cultures; c) embryos incubated in salicylic acid decreased endogenous synthesis of reactive oxygen species and increase in content of nitric oxide; d) the reduction of reactive oxygen species indicated a dose-dependent relationship with salicylic acid; e) the addition of a nitric oxide donor and a kidnapper inhibited the production of reactive oxygen species; f) the expression of the gene AaSERK reached the highest level in four hours of incubation in 0.1 mM AS