PORTELA, R. R. Estudo eletroquímico e desenvolvimento de uma metodologia analítica para determinação dos fármacos dietilestilbestrol e metildopa. 2013. 143 f. Tese (Doutorado em Química Orgânica) - Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2013. / Submitted by José Jairo Viana de Sousa (jairo@ufc.br) on 2014-10-13T20:26:50Z No. of bitstreams: 1 2013_tese_rrportela.pdf: 3074811 bytes, checksum: c09f567b362dcc6026152156dc8400aa (MD5) / Approved for entry into archive by José Jairo Viana de Sousa(jairo@ufc.br) on 2015-03-16T20:39:12Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_tese_rrportela.pdf: 3074811 bytes, checksum: c09f567b362dcc6026152156dc8400aa (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-16T20:39:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_tese_rrportela.pdf: 3074811 bytes, checksum: c09f567b362dcc6026152156dc8400aa (MD5) Previous issue date: 2013 / In this work, electrochemical and analytical studies were performed, using cyclic voltammetry, square wave voltammetry, and computational modeling using the software DMOL3 and forcite, for diethylstilbestrol (DES) and methyldopa (MDP) molecules. The electrochemical and analytical studies was carried out on the glassy carbon surface and using BR buffer as electrolyte. For DES preliminary studies showed a anodic and cathodic peak about 0,450 V and 0,021 V, respectively. The DES’s peak potential shifted to more negative values with pH increasing and the peak current showed maximum at pH 7. The redox process presented an adsorptive control and was characterized as catalytic with irreversible charge transfer . Computer models showed that electron densities of the HOMO orbital is mainly located on the oxygens phenols groups and presented Mulliken charges of -0.507, thus, these are probable DES oxidation sites. Calculations indicate physical adsorption of DES with energy values shifted from -30 to -33 kcal mol-1. Finally, the theoretical mechanism was shown to be in accordance with the proposal electrochemically, with the formation of a quinone. For the analytical determination the VOQ parameters were optimized: f = 80 Hz, = 30 mV, E = 4 mV. Curves were made, and the calculated LD = 5.58 x 10-8 mol L-1 (14.9 ppb) and LQ = 1.89 x 10-7 mol L-1 (49.9 ppb). The repeatability and reproducibility were evaluated by the RSD, giving values of 1.64% and 3.47%, respectively. The methodology was applied in pharmaceutical formulation, natural water and synthetic urine, resulting in recoveries of 94.32%, 77.85%, 89.00%, respectively. For MDP voltammetric studies showed an anodic and cathodic process at pH 2 and 3. At pH values larger than 3 showed two anodic peaks and a cathodic. Was observed a dependence of peak potentials that have shifted to more negative values with increasing the pH. Sweep speed studies showed that the process is controlled by adsorption and applying the Nicholson-Shain criteria redox process was classified as catalytic irreversible charge transfer. At pHs above 3 was observed an irreversible process with formation of polymeric film on the electrode surface. At pH below 3 the process showed a reversible character. And quantum chemical calculations showed that Mulliken charge density of the electron orbitals HOMO and LUMO are primarily on the phenolic oxygens and one possible reaction route with dimer formation and possible polymerization is energetically possible, confirming the mechanism proposal. The electroanalytical methodology had also been developed using VOQ, and BR buffer pH 2 as electrolyte and VOQ parameters were optimized: f = 20 Hz, = 20 mV,  E = 2 mV. Curves were obtained, and calculated LD and LQ of 6.32 x 10-9 (1.33 ppb) and 2.10 x 10-8 (4.43 ppb), respectively. The repeatability and reproducibility were evaluated by the RSD, giving values of 3.01% and 4.96%, respectively. The methodology was applied in pharmaceutical formulation, natural water and synthetic urine, resulting in recoveries of 93.32%, 97.03%, 91.29%, respectively. Thus, this methodology can be employed with success for pharmaceutical formulation determination / Neste trabalho, foram feitos estudos eletroquímicos e analíticos, utilizando voltametria cíclica e voltametria de onda quadrada, e de modelagem computacional, utilizando o software DMOL3 e forcite, para as moléculas de dietilestilbestrol (DES) e metildopa (MDP). Os estudos eletroquimicos e analíticos foram feitos sobre superficie de carbono vítreo e utilizando tampão BR como eletrólito suporte. Para o DES, estudos preliminares mostraram um pico anódico e um catódico, em torno de 0,450 V e 0,021 V, respectivamente. O potencial de pico do DES deslocou-se para valores mais negativos com o aumento do pH e a corrente de pico apresentou um valor máximo em pH 7. O processo redox foi controlado por adsorção e caracterizou-se como catalítico com transferência irreversível de carga. Modelos computacionais mostraram que as densidades eletrônicas dos orbitais HOMO se localizam principalmente sobre os oxigênios dos grupos fenóis e apresentaram cargas de Mulliken de -0,507, sendo os prováveis sítios de oxidação do DES. Cálculos de adsorção indicaram adsorção física do DES com valores de energia variando de -30 a -33 kcal mol-1. Por fim, o mecanismo calculado mostrou-se de acordo com a proposta obtida eletroquimicamente, com a formação de uma quinona. Para a determinação analítica os parâmetros da VOQ otimizados foram f = 80 Hz, a = 30 mV, E = 4 mV. Curvas analíticas foram feitas, e calculados o LD = 5,58 x 10-8 mol L-1(14,9 ppb) e LQ = 1,89 x 10-7 mol L-1 (49,9 ppb). A repetibilidade e reprodutibilidade foram avaliadas através do RSD, obtendo-se valores de 1,64% e 3,47%, respectivamente. A metodologia foi aplicada em formulação farmacêutica, água natural e urina sintética, obtendo-se recuperações de 94,32%, 77,85%, 89,00%, respectivamente. Para a MDP os estudos voltamétricos mostraram um processo anódico e um catódico em pH 2 e 3 e apresentou dois picos anódicos e um catódico em pHs maiores que 3. Foi observada uma dependência dos potencias de pico que se deslocaram para valores mais negativos como aumento do pH. Estudos de velocidade de varredura mostraram que o processo é controlado por adsorção e aplicando os critérios de Nicholson-Shain o processo redox foi classificado como catalítico com transferência irreversível de carga. Em pHs acima de 3 foi observado um processo irreversível com formação de filme polimérico na superfície do eletrodo. Em pH abaixo de 3 o processo apresentou um caráter reversível. Cálculos quânticos e de carga de Mulliken mostraram que a densidade eletrônica dos orbitais HOMO e LUMO estão principalmente sobre os oxigênios fenólicos e uma possível rota reacional com formação de dímeros, e possível polimerização, é energeticamente viável confirmando o mecanismo proposto. A metodologia eletroanalítica foi desenvolvida também utilizando VOQ em meio de tampão BR pH 2 e os parâmetros otimizados foram: f = 20 Hz, a = 20 mV, E = 2 mV. Curvas analíticas foram obtidas e a partir destas calculados o LD e LQ de 6,32 x 10-9 (1,33 ppb) e 2,10 x 10-8 (4,43 ppb), respectivamente. A repetibilidade e reprodutibilidade foram avaliadas através do RSD, obtendo-se valores de 3,01% e 4,96%, respectivamente. A metodologia foi aplicada em formulação farmacêutica, água natural e urina sintética, obtendo-se recuperações de 93,32%, 97,03%, 91,29%, respectivamente. Sendo assim, as metodologias propostas mostraram-se adequadas para determinação dos fármacos estudados.

A bioquímica farmacológica dos organismos marinhos tem emergido como uma interessante área a ser pesquisada. O Brasil com 8.000 km de litoral rico em espécies de esponjas representa um grande potencial de investigação de metabólitos secundários ativos. O screening de extratos de esponjas e de outros organismos marinhos é uma prática comum para identificar compostos de importância biomédica e reflete o comportamento do conjunto de compostos presentes numa dada espécie. Portanto, o objetivo deste trabalho foi realizar um screening de propriedades redox-ativas em vinte extratos de esponjas marinhas coletadas no litoral dos estados de Santa Catarina, Pernambuco e Paraíba. Os extratos foram avaliados através dos ensaios: TRAP, degradação da 2-deoxirribose via radical •OH, produção de nitritos via •NO, auto-oxidação da adrenalina por O2 •-, redução do NBT via O2 •- e lipoperoxidação induzida por AAPH, Fe2+ e H2O2 pela técnica de TBARS. Este trabalho mostrou que extratos de esponjas marinhas possuem atividades de scavenger de •NO, H2O2 e ROO• e de proteção de peroxidação lipídica induzida por H2O2, ROO• e Fe2+. Dada a importância e o envolvimento destas espécies reativas em várias patologias, os mecanismos bem como as moléculas responsáveis pelas ações antioxidantes observadas nestes extratos de esponjas marinhas merecem ser melhor entendidos. Este trabalho apresentou uma metodologia plausível para determinar potenciais redox-ativos de importância fisiopatológica em extratos de esponjas marinhas e forneceu dados estimulantes para o prosseguimento da pesquisa por moléculas antioxidantes nestes organismos. Conforme já descrito para outras bioatividades, é possível que as características redox destes extratos sejam reflexo da biologia e ecologia das esponjas marinhas. / The biochemistry of marine organisms is emerging as a promising research area. Brazil has a 8,000 km coastline and presents diversity of sponge species, which indicates a great potential of investigation of pharmacologically active secondary metabolites. Screening of crude extracts from marine sponge and other organisms is a powerfull tool to search for biomedical relevant compounds and also reflects the behavior of the metabolites mixture presented in a species. Hence, the aim of this study was perform a redox-activity screening of twenty marine sponge extracts collected off Santa Catarina, Pernambuco, and Paraíba States. Extracts were evaluated by: TRAP, 2-deoxiribose oxidative degradation by •OH radical, •NO production of nitrites, SOD-like activity, NBT reduction via O2 •- and AAPH-, Fe2+- and H2O2-induced lipid peroxidation by TBARS. It was observed that marine sponge extracts possess scavenging activity of •NO, H2O2 and ROO•, and are able to prevent lipid peroxidation induced by H2O2, ROO• and Fe2+. In the knowledge of the involvement of reactive species in relevant dysfunctions, the mechanisms and the molecules related to the antioxidant potentials observed in these marine sponge extracts must be better studied. This work presented a feasible approach to evaluate redox-active properties against reactive nitrogen and oxygen species of physiological and pathological relevance in marine sponge extracts. Furthermore, the data obtained estimulate the research for novel antioxidant prototypes in sponge extracts. It is possible that the redox features here observed be related to the biology and ecology of marine sponges, such it is for other bioactivities.

A bioquímica farmacológica dos organismos marinhos tem emergido como uma interessante área a ser pesquisada. O Brasil com 8.000 km de litoral rico em espécies de esponjas representa um grande potencial de investigação de metabólitos secundários ativos. O screening de extratos de esponjas e de outros organismos marinhos é uma prática comum para identificar compostos de importância biomédica e reflete o comportamento do conjunto de compostos presentes numa dada espécie. Portanto, o objetivo deste trabalho foi realizar um screening de propriedades redox-ativas em vinte extratos de esponjas marinhas coletadas no litoral dos estados de Santa Catarina, Pernambuco e Paraíba. Os extratos foram avaliados através dos ensaios: TRAP, degradação da 2-deoxirribose via radical •OH, produção de nitritos via •NO, auto-oxidação da adrenalina por O2 •-, redução do NBT via O2 •- e lipoperoxidação induzida por AAPH, Fe2+ e H2O2 pela técnica de TBARS. Este trabalho mostrou que extratos de esponjas marinhas possuem atividades de scavenger de •NO, H2O2 e ROO• e de proteção de peroxidação lipídica induzida por H2O2, ROO• e Fe2+. Dada a importância e o envolvimento destas espécies reativas em várias patologias, os mecanismos bem como as moléculas responsáveis pelas ações antioxidantes observadas nestes extratos de esponjas marinhas merecem ser melhor entendidos. Este trabalho apresentou uma metodologia plausível para determinar potenciais redox-ativos de importância fisiopatológica em extratos de esponjas marinhas e forneceu dados estimulantes para o prosseguimento da pesquisa por moléculas antioxidantes nestes organismos. Conforme já descrito para outras bioatividades, é possível que as características redox destes extratos sejam reflexo da biologia e ecologia das esponjas marinhas. / The biochemistry of marine organisms is emerging as a promising research area. Brazil has a 8,000 km coastline and presents diversity of sponge species, which indicates a great potential of investigation of pharmacologically active secondary metabolites. Screening of crude extracts from marine sponge and other organisms is a powerfull tool to search for biomedical relevant compounds and also reflects the behavior of the metabolites mixture presented in a species. Hence, the aim of this study was perform a redox-activity screening of twenty marine sponge extracts collected off Santa Catarina, Pernambuco, and Paraíba States. Extracts were evaluated by: TRAP, 2-deoxiribose oxidative degradation by •OH radical, •NO production of nitrites, SOD-like activity, NBT reduction via O2 •- and AAPH-, Fe2+- and H2O2-induced lipid peroxidation by TBARS. It was observed that marine sponge extracts possess scavenging activity of •NO, H2O2 and ROO•, and are able to prevent lipid peroxidation induced by H2O2, ROO• and Fe2+. In the knowledge of the involvement of reactive species in relevant dysfunctions, the mechanisms and the molecules related to the antioxidant potentials observed in these marine sponge extracts must be better studied. This work presented a feasible approach to evaluate redox-active properties against reactive nitrogen and oxygen species of physiological and pathological relevance in marine sponge extracts. Furthermore, the data obtained estimulate the research for novel antioxidant prototypes in sponge extracts. It is possible that the redox features here observed be related to the biology and ecology of marine sponges, such it is for other bioactivities.

A aterosclerose é uma doença extremamente grave que leva à morte milhares de pessoas em todo o mundo. A ruptura do balanço intracelular que leva ao acúmulo de colesterol é uma das principais características observadas nas células que participam do desenvolvimento da lesão aterosclerótica. Estudos de nosso grupo mostraram que as prostaglandinas ciclopentenônicas (CP-PGs), em particular a PGA2, desviam o metabolismo lipídico de macrófagos e macrófagos-foam cells reduzindo a síntese de novo de colesterol e ésteres de colesterol e induzindo a síntese de fosfolípides, no lugar dos derivados do colesterol. Além disso, as CP-PGs são potentes agentes antiinflamatórios por promoverem diretamente a inibição da ativação do fator nuclear NF-κB e, indiretamente, pela ativação das proteínas de choque térmico (HSP), o que também leva à citoproteção. O resultado combinado dessas alterações é que a PGA2 induz uma potente redução na quantidade de colesterol total em macrófagos-foam cells revertendo seu fenótipo ao de uma célula normal. Assim, e tendo em vista que a aterogênese e o acúmulo de lipídios por macrófagos está relacionado a disfunções na capacidade de regulação de síntese e exportação de lipídios, o objetivo deste estudo foi investigar o mecanismo de ação da PGA2 sobre a atividade e expressão de enzimas que participam do metabolismo do colesterol, a saber, acil-coenzima A: colesterol acil-transferase (ACAT) e 3- hidróxi-3-metilglutaril-coenzima A redutase (HMG-CoA redutase). Foi estudada, também, a possibilidade de que o efeito desta prostaglandina pudesse dar-se pela indução de alterações no estado redox celular e expressão de proteínas relacionadas à iniciação e desenvolvimento da lesão ateromatosa em macrófagos. Verificamos que, apesar de a PGA2 inibir a atividade da ACAT em macrófagos/foam cells, o mesmo não ocorre com macrófagos normais. Contudo, a PGA2 apresenta um potente efeito inibitório sobre a atividade da HMG-CoA redutase, mas não sobre a expressão da proteína ou de seu mRNA. Os dados obtidos com a PGA2, que é um agente eletrofílico, são mimetizados e potencializados por manobras que alteram as concentrações intracelulares de glutationa (GSH) e dissulfeto de glutationa (GSSG) e confirmados pela expressão de proteínas cujos fatores de transcrição específicos são sensíveis ao estado redox, como a HSP70 (via HSF), MRP1 (via Nrf2/Keap1) e iNOS (via NF-κB). Os resultados implicam as CP-PGs como uma nova classe de agentes hipocolesterolemiantes através da modulação do estado redox celular. / Atherosclerosis is a leading cause of death in the world. Disruption of the intracellular lipid balance, which leads to cholesterol accumulation is one of the features of cells that participate of the development of atherosclerotic lesions. Evidence form our laboratory indicates that cyclopentenone prostaglandins (CP-PGs), particularly PGA2, deviate lipid metabolism from the synthesis of cholesterol and cholesteryl esters to the synthesis of phospholipids in foam cell macrophages. Moreover, CP-PGs are powerful anti-inflammatory agents by directly inhibiting nuclear factor NF-κB, and indirectly through the activation of heat shock protein (HSP) pathway, which, in turn, confers cytoprotection. The combined effect of such alterations is that PGA2 dramatically reduces cholesterol contents in foam cell macrophages, thus reversing its phenotype to that of a normal cell. Hence, and since atherogenesis and lipid accumulation by macrophages are related with dysfunctions in the ability of regulating lipid synthesis and export, the aim of this study was to investigate the mechanism of action of PGA2 on the activity and expression of enzymes related to cholesterol metabolism, namely, acyl-coenzyme A: cholesterol acyltransferase (ACAT) and 3-hidroxy-3-methylglutaryl-coenzyme A reductase (HMG-CoA reductase). The possibility that the effects of this CP-PG were modulated by alterations in the intracellular redox status and expression of proteins related to the initiation and development of atheromatous lesions in macrophages was also investigated. We found that, although PGA2 did inhibit ACAT activity in foam cell macrophages, the same was not true for normal macrophages. However, PGA2 showed a powerful inhibitory effect of HMG-CoA reductase activity but not in the expression of both protein or mRNA. The data obtained with PGA2, which is an electrophilic agent, were mimicked and potentialized by certain maneuvers that alter intracellular glutathione (GSH) and glutathione disulphide (GSSG) contents and were confirmed by the expression of proteins whose specific transcription factors areredox-sensitive, such as HSP70 (via HSFs), MRP1 (via Nrf2/Keap1) and iNOS (via NF-κB). The results indicate CP-PGs as a new class of hypocholesterolemic drugs by virtue of their capacity to modulate intracellular redox status.

A bioquímica farmacológica dos organismos marinhos tem emergido como uma interessante área a ser pesquisada. O Brasil com 8.000 km de litoral rico em espécies de esponjas representa um grande potencial de investigação de metabólitos secundários ativos. O screening de extratos de esponjas e de outros organismos marinhos é uma prática comum para identificar compostos de importância biomédica e reflete o comportamento do conjunto de compostos presentes numa dada espécie. Portanto, o objetivo deste trabalho foi realizar um screening de propriedades redox-ativas em vinte extratos de esponjas marinhas coletadas no litoral dos estados de Santa Catarina, Pernambuco e Paraíba. Os extratos foram avaliados através dos ensaios: TRAP, degradação da 2-deoxirribose via radical •OH, produção de nitritos via •NO, auto-oxidação da adrenalina por O2 •-, redução do NBT via O2 •- e lipoperoxidação induzida por AAPH, Fe2+ e H2O2 pela técnica de TBARS. Este trabalho mostrou que extratos de esponjas marinhas possuem atividades de scavenger de •NO, H2O2 e ROO• e de proteção de peroxidação lipídica induzida por H2O2, ROO• e Fe2+. Dada a importância e o envolvimento destas espécies reativas em várias patologias, os mecanismos bem como as moléculas responsáveis pelas ações antioxidantes observadas nestes extratos de esponjas marinhas merecem ser melhor entendidos. Este trabalho apresentou uma metodologia plausível para determinar potenciais redox-ativos de importância fisiopatológica em extratos de esponjas marinhas e forneceu dados estimulantes para o prosseguimento da pesquisa por moléculas antioxidantes nestes organismos. Conforme já descrito para outras bioatividades, é possível que as características redox destes extratos sejam reflexo da biologia e ecologia das esponjas marinhas. / The biochemistry of marine organisms is emerging as a promising research area. Brazil has a 8,000 km coastline and presents diversity of sponge species, which indicates a great potential of investigation of pharmacologically active secondary metabolites. Screening of crude extracts from marine sponge and other organisms is a powerfull tool to search for biomedical relevant compounds and also reflects the behavior of the metabolites mixture presented in a species. Hence, the aim of this study was perform a redox-activity screening of twenty marine sponge extracts collected off Santa Catarina, Pernambuco, and Paraíba States. Extracts were evaluated by: TRAP, 2-deoxiribose oxidative degradation by •OH radical, •NO production of nitrites, SOD-like activity, NBT reduction via O2 •- and AAPH-, Fe2+- and H2O2-induced lipid peroxidation by TBARS. It was observed that marine sponge extracts possess scavenging activity of •NO, H2O2 and ROO•, and are able to prevent lipid peroxidation induced by H2O2, ROO• and Fe2+. In the knowledge of the involvement of reactive species in relevant dysfunctions, the mechanisms and the molecules related to the antioxidant potentials observed in these marine sponge extracts must be better studied. This work presented a feasible approach to evaluate redox-active properties against reactive nitrogen and oxygen species of physiological and pathological relevance in marine sponge extracts. Furthermore, the data obtained estimulate the research for novel antioxidant prototypes in sponge extracts. It is possible that the redox features here observed be related to the biology and ecology of marine sponges, such it is for other bioactivities.

A aterosclerose é uma doença extremamente grave que leva à morte milhares de pessoas em todo o mundo. A ruptura do balanço intracelular que leva ao acúmulo de colesterol é uma das principais características observadas nas células que participam do desenvolvimento da lesão aterosclerótica. Estudos de nosso grupo mostraram que as prostaglandinas ciclopentenônicas (CP-PGs), em particular a PGA2, desviam o metabolismo lipídico de macrófagos e macrófagos-foam cells reduzindo a síntese de novo de colesterol e ésteres de colesterol e induzindo a síntese de fosfolípides, no lugar dos derivados do colesterol. Além disso, as CP-PGs são potentes agentes antiinflamatórios por promoverem diretamente a inibição da ativação do fator nuclear NF-κB e, indiretamente, pela ativação das proteínas de choque térmico (HSP), o que também leva à citoproteção. O resultado combinado dessas alterações é que a PGA2 induz uma potente redução na quantidade de colesterol total em macrófagos-foam cells revertendo seu fenótipo ao de uma célula normal. Assim, e tendo em vista que a aterogênese e o acúmulo de lipídios por macrófagos está relacionado a disfunções na capacidade de regulação de síntese e exportação de lipídios, o objetivo deste estudo foi investigar o mecanismo de ação da PGA2 sobre a atividade e expressão de enzimas que participam do metabolismo do colesterol, a saber, acil-coenzima A: colesterol acil-transferase (ACAT) e 3- hidróxi-3-metilglutaril-coenzima A redutase (HMG-CoA redutase). Foi estudada, também, a possibilidade de que o efeito desta prostaglandina pudesse dar-se pela indução de alterações no estado redox celular e expressão de proteínas relacionadas à iniciação e desenvolvimento da lesão ateromatosa em macrófagos. Verificamos que, apesar de a PGA2 inibir a atividade da ACAT em macrófagos/foam cells, o mesmo não ocorre com macrófagos normais. Contudo, a PGA2 apresenta um potente efeito inibitório sobre a atividade da HMG-CoA redutase, mas não sobre a expressão da proteína ou de seu mRNA. Os dados obtidos com a PGA2, que é um agente eletrofílico, são mimetizados e potencializados por manobras que alteram as concentrações intracelulares de glutationa (GSH) e dissulfeto de glutationa (GSSG) e confirmados pela expressão de proteínas cujos fatores de transcrição específicos são sensíveis ao estado redox, como a HSP70 (via HSF), MRP1 (via Nrf2/Keap1) e iNOS (via NF-κB). Os resultados implicam as CP-PGs como uma nova classe de agentes hipocolesterolemiantes através da modulação do estado redox celular. / Atherosclerosis is a leading cause of death in the world. Disruption of the intracellular lipid balance, which leads to cholesterol accumulation is one of the features of cells that participate of the development of atherosclerotic lesions. Evidence form our laboratory indicates that cyclopentenone prostaglandins (CP-PGs), particularly PGA2, deviate lipid metabolism from the synthesis of cholesterol and cholesteryl esters to the synthesis of phospholipids in foam cell macrophages. Moreover, CP-PGs are powerful anti-inflammatory agents by directly inhibiting nuclear factor NF-κB, and indirectly through the activation of heat shock protein (HSP) pathway, which, in turn, confers cytoprotection. The combined effect of such alterations is that PGA2 dramatically reduces cholesterol contents in foam cell macrophages, thus reversing its phenotype to that of a normal cell. Hence, and since atherogenesis and lipid accumulation by macrophages are related with dysfunctions in the ability of regulating lipid synthesis and export, the aim of this study was to investigate the mechanism of action of PGA2 on the activity and expression of enzymes related to cholesterol metabolism, namely, acyl-coenzyme A: cholesterol acyltransferase (ACAT) and 3-hidroxy-3-methylglutaryl-coenzyme A reductase (HMG-CoA reductase). The possibility that the effects of this CP-PG were modulated by alterations in the intracellular redox status and expression of proteins related to the initiation and development of atheromatous lesions in macrophages was also investigated. We found that, although PGA2 did inhibit ACAT activity in foam cell macrophages, the same was not true for normal macrophages. However, PGA2 showed a powerful inhibitory effect of HMG-CoA reductase activity but not in the expression of both protein or mRNA. The data obtained with PGA2, which is an electrophilic agent, were mimicked and potentialized by certain maneuvers that alter intracellular glutathione (GSH) and glutathione disulphide (GSSG) contents and were confirmed by the expression of proteins whose specific transcription factors areredox-sensitive, such as HSP70 (via HSFs), MRP1 (via Nrf2/Keap1) and iNOS (via NF-κB). The results indicate CP-PGs as a new class of hypocholesterolemic drugs by virtue of their capacity to modulate intracellular redox status.

A aterosclerose é uma doença extremamente grave que leva à morte milhares de pessoas em todo o mundo. A ruptura do balanço intracelular que leva ao acúmulo de colesterol é uma das principais características observadas nas células que participam do desenvolvimento da lesão aterosclerótica. Estudos de nosso grupo mostraram que as prostaglandinas ciclopentenônicas (CP-PGs), em particular a PGA2, desviam o metabolismo lipídico de macrófagos e macrófagos-foam cells reduzindo a síntese de novo de colesterol e ésteres de colesterol e induzindo a síntese de fosfolípides, no lugar dos derivados do colesterol. Além disso, as CP-PGs são potentes agentes antiinflamatórios por promoverem diretamente a inibição da ativação do fator nuclear NF-κB e, indiretamente, pela ativação das proteínas de choque térmico (HSP), o que também leva à citoproteção. O resultado combinado dessas alterações é que a PGA2 induz uma potente redução na quantidade de colesterol total em macrófagos-foam cells revertendo seu fenótipo ao de uma célula normal. Assim, e tendo em vista que a aterogênese e o acúmulo de lipídios por macrófagos está relacionado a disfunções na capacidade de regulação de síntese e exportação de lipídios, o objetivo deste estudo foi investigar o mecanismo de ação da PGA2 sobre a atividade e expressão de enzimas que participam do metabolismo do colesterol, a saber, acil-coenzima A: colesterol acil-transferase (ACAT) e 3- hidróxi-3-metilglutaril-coenzima A redutase (HMG-CoA redutase). Foi estudada, também, a possibilidade de que o efeito desta prostaglandina pudesse dar-se pela indução de alterações no estado redox celular e expressão de proteínas relacionadas à iniciação e desenvolvimento da lesão ateromatosa em macrófagos. Verificamos que, apesar de a PGA2 inibir a atividade da ACAT em macrófagos/foam cells, o mesmo não ocorre com macrófagos normais. Contudo, a PGA2 apresenta um potente efeito inibitório sobre a atividade da HMG-CoA redutase, mas não sobre a expressão da proteína ou de seu mRNA. Os dados obtidos com a PGA2, que é um agente eletrofílico, são mimetizados e potencializados por manobras que alteram as concentrações intracelulares de glutationa (GSH) e dissulfeto de glutationa (GSSG) e confirmados pela expressão de proteínas cujos fatores de transcrição específicos são sensíveis ao estado redox, como a HSP70 (via HSF), MRP1 (via Nrf2/Keap1) e iNOS (via NF-κB). Os resultados implicam as CP-PGs como uma nova classe de agentes hipocolesterolemiantes através da modulação do estado redox celular. / Atherosclerosis is a leading cause of death in the world. Disruption of the intracellular lipid balance, which leads to cholesterol accumulation is one of the features of cells that participate of the development of atherosclerotic lesions. Evidence form our laboratory indicates that cyclopentenone prostaglandins (CP-PGs), particularly PGA2, deviate lipid metabolism from the synthesis of cholesterol and cholesteryl esters to the synthesis of phospholipids in foam cell macrophages. Moreover, CP-PGs are powerful anti-inflammatory agents by directly inhibiting nuclear factor NF-κB, and indirectly through the activation of heat shock protein (HSP) pathway, which, in turn, confers cytoprotection. The combined effect of such alterations is that PGA2 dramatically reduces cholesterol contents in foam cell macrophages, thus reversing its phenotype to that of a normal cell. Hence, and since atherogenesis and lipid accumulation by macrophages are related with dysfunctions in the ability of regulating lipid synthesis and export, the aim of this study was to investigate the mechanism of action of PGA2 on the activity and expression of enzymes related to cholesterol metabolism, namely, acyl-coenzyme A: cholesterol acyltransferase (ACAT) and 3-hidroxy-3-methylglutaryl-coenzyme A reductase (HMG-CoA reductase). The possibility that the effects of this CP-PG were modulated by alterations in the intracellular redox status and expression of proteins related to the initiation and development of atheromatous lesions in macrophages was also investigated. We found that, although PGA2 did inhibit ACAT activity in foam cell macrophages, the same was not true for normal macrophages. However, PGA2 showed a powerful inhibitory effect of HMG-CoA reductase activity but not in the expression of both protein or mRNA. The data obtained with PGA2, which is an electrophilic agent, were mimicked and potentialized by certain maneuvers that alter intracellular glutathione (GSH) and glutathione disulphide (GSSG) contents and were confirmed by the expression of proteins whose specific transcription factors areredox-sensitive, such as HSP70 (via HSFs), MRP1 (via Nrf2/Keap1) and iNOS (via NF-κB). The results indicate CP-PGs as a new class of hypocholesterolemic drugs by virtue of their capacity to modulate intracellular redox status.

Submitted by Fernanda Rodrigues de Lima (fernanda.rlima@ufpe.br) on 2018-08-07T21:50:47Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) DISSERTAÇÃO Rosivânia da Silva Andrade.pdf: 6190455 bytes, checksum: 513a01ae4d0ba0f193fd10ba8bfef538 (MD5) / Approved for entry into archive by Alice Araujo (alice.caraujo@ufpe.br) on 2018-08-08T17:35:17Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) DISSERTAÇÃO Rosivânia da Silva Andrade.pdf: 6190455 bytes, checksum: 513a01ae4d0ba0f193fd10ba8bfef538 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-08T17:35:17Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) DISSERTAÇÃO Rosivânia da Silva Andrade.pdf: 6190455 bytes, checksum: 513a01ae4d0ba0f193fd10ba8bfef538 (MD5) Previous issue date: 2017-04-26 / A avaliação no processo de ensino e aprendizagem deve se configurar em sua função formativa, preocupada em compreender como está o desenvolvimento da construção do conhecimento científico pelos estudantes. No entanto, para o ensino da química a avaliação vem sendo centrada na aquisição e reprodução dos conteúdos o que não tem contribuído para a aprendizagem dos estudantes, pois consideramos que a aprendizagem para cada indivíduo, se estabelece por meio da apropriação de conhecimentos, experiências e habilidades. Portanto, ainda há carência de uma compreensão acerca da complexidade inerente aos processos educativos, bem como das teorias que melhor conduzem a aprendizagem e sua avaliação. Nesse sentindo, esta pesquisa tem como objetivo analisar as contribuições do desenvolvimento de uma avaliação formativa segundo os aportes da Teoria da Formação das Ações Mentais por Etapas de Piotr Yakovlevich Galperin. A pesquisa, de natureza qualitativa, foi materializada por meio de uma proposta pedagógica voltada ao ensino do conceito de oxirredução organizada de acordo com as etapas que compreende a formação das ações mentais. Além disso, foram elaborados instrumentos avaliativos de acordo com as necessidades e características de cada etapa, os quais também se apresentaram como instrumentos de coleta de dados permitindo acompanhar os avanços do processo de assimilação, como também possibilitaram identificar a contribuição da teoria de Galperin para o estabelecimento de uma avaliação formativa na sala de aula. Os resultados obtidos demonstraram que a implementação da avaliação formativa em um processo educativo orientado pela Teoria de Galperin proporciona um maior nível de qualidade no processo de formação dos conceitos, uma vez que permitiu nas diferentes etapas um redirecionamento do processo de aprendizagem, oportunizando a todos os estudantes envolvidos a formação apropriada do conceito de oxirredução. O estudo se apresenta, portanto, como uma ferramenta teórica-metodológica para construção de conceitos científicos no ensino de química, bem como pode ser estendida para demais áreas do conhecimento. / The evaluation in the teaching and learning process should be configured in its formative function, concerned with understanding how the development of the construction of scientific knowledge by students occurs. However, for the teaching of chemistry the evaluation has been centered on the acquisition and reproduction of the contents which has not contribut to the students' learning, since we consider that learning for each individual is established through the appropriation of knowledge, experiences and skills. Therefore, there is still a lack of understanding of the complexity inherent in educational processes, as well as theories that best lead to learning and evaluation. In this sense, this research aims to analyze the contributions of the development of a formative evaluation according to the contributions of the Theory of Formation of Mental Actions by Piotr Yakovlevich Galperin Stages. The research, of a qualitative nature, was materialized through a pedagogical proposal aimed at teaching the concept of organized oxireduction according to the stages that comprise the formation of mental actions. In addition, evaluation instruments were elaborated according to the needs and characteristics of each stage, which also presented themselves the instruments of data collection allowing the monitor progress of the assimilation process, as well as to identify the contribution of Galperin's theory to the establishment of a Formative evaluation in the classroom. The results showed that the implementation of educational assessment in an educational process led by the Galperin's theory gives a higher level of quality in the process of concept formation, since it allowed in the different stages to redirection of the learning process, giving all students involved the proper formation of the concept of oxireduction. The study therefore presents itself as a theoretical-methodological tool for the construction of scientific concepts in the teaching of chemistry, as well as being extended to other areas of knowledge.

A exposição da gestante a diversos fatores ambientais pode interferir drasticamente na programação metabólica do feto, podendo aumentar o risco de desenvolvimento de doenças na vida adulta, em casos como da exposição ao estresse ou restrição calórica. Por outro lado, pode resultar em uma modulação positiva, gerando uma criança mais preparada contra os possíveis insultos sofridos durante a vida, como ocorre através da prática de exercício físico durante a gestação. Considerando que a suplementação com antioxidantes tem demonstrado impedir a sinalização celular e o estabelecimento de adaptações metabólicas quando aliado ao exercício físico, nesse estudo nós avaliamos parâmetros de metabolismo energético e homeostase redox no encéfalo da prole submetida ao exercício físico materno, aliado ou não à suplementação com naringenina. Ratas Wistar adultas foram divididas em quatro grupos: (1) sedentário, (2) sedentário suplementado com naringenina, (3) exercício de natação, e (4) exercício de natação suplementado com naringenina. Os grupos 3 e 4 praticaram natação 30 minutos ao dia, 5 dias por semana, durante 4 semanas (incluindo uma semana de adaptação antes do acasalamento), enquanto os grupos 1 e 2 foram apenas submersos na água. A suplementação com naringenina foi realizada uma vez ao dia, na dose de 50 mg/kg, durante toda a prenhez, imediatamente antes do exercício físico. A prole foi eutanasiada aos 7 dias de vida, quando cerebelo, córtex parietal e hipocampo foram dissecados para as análises bioquímicas. Nossos resultados demonstraram que tanto a suplementação com naringenina quanto a prática de exercício materno causaram um aumento nas defesas antioxidantes da prole, e também um aumento na atividade da cadeia transportadora de elétrons, uma indicação de biogênese mitocondrial. A suplementação com naringenina inibiu a atividade das desidrogenases do ciclo do ácido cítrico, provavelmente interferindo no sítio de ligação do NAD+. Quando os tratamentos foram aliados, demonstrou-se a abolição dos efeitos isolados em vários parâmetros, avaliados no encéfalo dos filhotes. Também verificamos que a estrutura cerebral mais suscetível aos efeitos da naringenina e do exercício materno é o cerebelo. Concluímos que as intervenções utilizadas, suplementação com naringenina e exercício gestacional, causaram relevantes modulações metabólicas no encéfalo da prole, sugerindo cautela nas intervenções durante a gestação. / Pregnant woman's exposure to various environmental factors dramatically interferes in the fetus metabolic programming, increasing the risk for diseases in adulthood, in cases such as exposure to stress or calorie restriction. On the other hand, a positive modulation also is possible, able to prevent future insults, as occurs through physical exercise during pregnancy. Whereas antioxidant supplementation has been shown to prevent the adaptive signaling pathways when combined with exercise, in this study we evaluated some parameters of energy metabolism and redox homeostasis in the brain of the offspring submitted to maternal exercise, ally or not to naringenin supplementation. Female adult Wistar rats were divided into four groups: (1) sedentary, (2) sedentary supplemented with naringenin, (3) swimming exercise, and (4) swimming exercise supplemented with naringenin. Groups 3 and 4 practiced swimming for 30 minutes a day, 5 days a week for 4 weeks (including one week of adaptation prior to mating); while groups 1 and 2 were just submerged in the water. Supplementation with naringenin was performed daily immediately before exercise, at a dose of 50 mg/kg, throughout pregnancy. The offspring was euthanized at 7 days of life when cerebellum, hippocampus, and parietal cortex were dissected for biochemical analysis. Our results demonstrated that both strategies, naringenin supplementation and maternal exercise training, increased the antioxidant defenses in offspring’s brain, as well as the electron transport chain activity, an indication of mitochondrial biogenesis. Naringenin supplementation inhibited the activity of citric acid cycle’s dehydrogenases, probably by interfering with the NAD+ binding site. When the treatments were allies, it proved to abolish the separate effects on various parameters evaluated in puppies. It was also found that the brain structure more susceptible to the effects of naringenin and maternal exercise is the cerebellum. We concluded that the interventions used, naringenin supplementation and gestational exercise, bring substantial metabolic modulations in the offspring’s brain, suggesting caution in interventions during pregnancy.

A sulfito oxidase (SO) é uma enzima que catalisa a última reação na rota de degradação de aminoácidos sulfurados, a oxidação de sulfito a sulfato. A deficiência da SO é um erro inato do metabolismo que pode ser causado tanto pela deficiência isolada da enzima como por defeitos na síntese do seu cofator molibdênio, cuja principal característica bioquímica é o acúmulo tecidual e a excreção urinária aumentada de sulfito, tiossulfato e S-sulfocisteína. Os pacientes acometidos pela doença têm sintomatologia predominantemente neurológica, e exames de imagem evidenciam encefalomalácia cística, atrofia cerebral e edema, perda neuronal e astrogliose, os quais se concentram na região cortical. Pouco se sabe sobre os mecanismos envolvidos nos danos encontrados na deficiência da SO, porém dados apontam para uma ação tóxica dos metabólitos acumulados. Sendo assim, o objetivo deste estudo foi o de investigar os efeitos in vitro do sulfito e do tiossulfato sobre a neurotransmissão glutamatérgica e parâmetros de estresse oxidativo em fatias de córtex cerebral de ratos. As fatias foram expostas ao sulfito ou tiossulfato (10 – 500 μM) durante 1 ou 3 h para a realização dos experimentos, nos quais medimos a captação de glutamato dependente de sódio, a atividade da enzima glutamina sintetase, os níveis de substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBA-RS), o conteúdo de glutationa (GSH) e de sulfidrilas, a formação de carbonilas e as atividades das enzimas antioxidantes glutationa peroxidase (GPx), glutationa redutase (GR), glutationa S-transferase (GST) e glicose-6-fosfato desidrogenase (G6PDH). Também avaliamos a viabilidade celular através dos testes liberação da lactato desidrogenase e a redução do MTT. Foi observado que o sulfito diminui a captação de glutamato e que o tiossulfato diminui a atividade da glutamina sintetase. Uma tendência quase significativa de que o sulfito diminui a atividade da glutamina sintetase também foi verificada. Quanto à homeostase redox, verificamos que o sulfito, na concentração de 10 μM, aumentou os níveis de TBA-RS e diminuiu as concentrações de GSH, sem alterar a formação de carbonilas. Já o tiossulfato não teve nenhum efeito significativo sobre esses parâmetros. Ainda verificamos que 500 μM de sulfito aumentaram o conteúdo de grupamentos sulfidril em córtex cerebral de ratos e o conteúdo de GSH em um meio sem amostra biológica, o que pode ser explicado pela capacidade do sulfito em reduzir pontes dissulfeto a grupos sulfidril. Ao medir as atividades das enzimas antioxidantes GPx, GR, GST e G6PDH, não houve diferença com qualquer dos metabólitos durante 1 h de incubação, porém, ao realizarmos os mesmos experimentos com amostras incubadas por 3 h com sulfito, observamos inibição das atividades da GPx, da GST e da G6PDH. Finalmente, observamos que o sulfito não alterou a redução do MTT e a liberação de lactato desidrogenase, indicando que os resultados encontrados não são devidos à morte celular. Pode ser concluído que um prejuízo na neurotransmissão glutamatérgica e estresse oxidativo causados pelos metabólitos acumulados na deficiência da SO estão envolvidos, pelo menos parcialmente, na disfunção neurológica observada nessa doença. / Sulfite oxidase (SO) is the enzyme that catalyzes the oxidation of sulfite to sulfate, which is the last step in the pathway of degradation of sulfur-containing amino acids. SO deficiency is an inborn error of metabolism caused either by isolated deficiency in this enzyme, or by defects in the synthesis of its molybdenum cofactor. The main biochemical characteristic of this disorder is the tissue accumulation and high urinary excretion of sulfite, thiosulfate and cysteine-S-sulfate. Patients present predominantly neurological symptoms and brain abnormalities, such as cystic encephalomalacia, brain atrophy and swelling and neuronal loss, which prevail in the cortical region. Although available data point towards a toxic mechanism of the accumulating metabolites, little is known about the exact pathomechanisms exerted by these compounds. Therefore, our objective in this study was to investigate the in vitro effects of sulfite and thiosulfate on glutamatergic neurotransmission and oxidative stress parameters in rat cerebral cortex slices, a system with preserved integrity. Slices were exposed to sulfite or thiosulfate (10 – 500 μM) for 1 or 3 h. After the incubation, we measured sodium-dependent glutamate uptake, glutamine synthetase activity, thiobarbituric acid-reactive substances (TBA-RS) levels, glutathione (GSH) and sulfhydryl content, carbonyl formation and the activities of the antioxidant enzymes glutathione peroxidase (GPx), glutathione reductase (GR), glutathione S-transferase (GST) and glucose-6-phosphate dehydrogenase (G6PDH). Lactate dehydrogenase and MTT reduction were also evaluated. We verified that sulfite reduced the glutamate uptake and that thiosulfate inhibited glutamine synthetase activity. A pronounced trend toward glutamine synthetase inhibition caused by sulfite was also seen. Regarding redox homeostasis, 10 μM sulfite increased TBA-RS levels and decreased GSH concentrations, without altering protein carbonyl formation. Moreover, thiosulfate had no effect on these parameters. Five hundred micromolar sulfite also increased sulfhydryl content in rat cerebral cortex slices and increased GSH content in a medium devoid of biological samples, which can be explained by the fact that sulfite is able to directly reduce disulfide bonds to thiol groups. We further verified that sulfite did not alter the activities of the enzymes GPx, GR, GST and G6PDH when cortical slices were incubated in the presence of sulfite during 1 h. However, after an incubation of 3 h, sulfite decreased the activities of GPx, GST and G6PDH. Finally, sulfite did not change MTT reduction and lactate dehydrogenase release, suggesting that the effects observed were not due to cell death. Therefore, it is concluded that glutamatergic neurotransmission impairment and oxidative stress induced by the accumulating metabolites in SO deficiency may contribute to the neurological dysfunction observed in this disorder.