Diabetes mellitus (DM) is an important health problem that affects worldwide human population and is commonly observed in small animal clinics. Many studies show that hyperglycemia is the pivotal cause of DM complications, including cataract, nephropathy and neuropathy. Hyperglycemia leads to generation of reactive oxygen species (ROS) and increases oxidative damage of lipids, DNA and proteins in many tissues. Oxidative stress is increased in cells in response to a depletion of antioxidant enzymes, superoxide dismutase (SOD) and catalase (CAT) that scavenge oxygen reactive species. Curcumin is the main component of Curcuma longa and has been used traditionally as an antidiabetic agent; and there are evidences that this substance presents high activity of ROS scavenger. Considering that diet is part of diabetic state treatment and that curcumin is considered and antioxidant agent, this study aimed to evaluate the effects of curcumin and/or insulin on oxidative stress parameters in streptozotocin-induced diabetic rats. In addition, it was performed a histopathological analysis of the liver and kidney of healthy and diabetic rats treated with these compounds. For this, the animals were divided into six groups, with six animals each: Control (C); Control/Curcumin (CCur); Diabetic/Saline (D); Diabetic/Insulin (DIns); Diabetic/Curcumin (DCur), and Diabetic/Insulin/Curcumin (DInsCur). Curcumin was diluted in corn oil and administered at the dosage of 60mg/kg once a day and insulin was administered twice a day, at the dosage of 1.5IU/rat in the morning and 2.5IU/rat in the afternoon, for a period of 30 days. In groups D and DCur, the histological analysis of the liver revealed elevated number of binucleated hepatocytes and alterations in hepatic trabeculae. In kidney there were vacuolization of tubular cells, glomerular congestion and mononuclear inflammatory focus. The treatment with insulin ameliorate renal and hepatic lesions from both DIns and DInsCur groups. Thiobarbituric acid reactive substances (TBARS) levels were increased in serum of D and DInsCur groups and in hepatic and renal tissue of group D (P<0.05). CAT activity was low in liver and kidney of groups D, DIns and DCur; there was significant increase in kidney of DInsCur group; in blood, catalase activity was high in groups D and DInsCur (P<0.05). SOD activity in blood was decreased in groups D and DInsCur and increased in groups DIns and DCur (P<0.05). In liver, SOD activity was increased in groups D and DInsCur. Delta aminolevulinic acid dehydratase (δ-ALA-D) activity was reduced in liver and kidney of group D and treatment with insulin and/or curcumin prevented the decrease of the activity in hepatic tissue from groups DIns, DInsCur and DCur, and renal tissue from groups DCur and DInsCur. Thus, treatments with curcumin or insulin prevented oxidative stress in blood of diabetic rats, through modulation of antioxidant defenses. Regarding lipid peroxidation, both substances presented positive effect in serum, liver and kidney, except in serum from group DInsCur, revealing a negative effect when curcumin and insulin were associated. With this experiment, it was possible to demonstrate the importance of insulin as primary treatment of DM, once this drug prevented cell damage in organs analyzed by histopathology. Furthermore, this study contributed to comprehend that antioxidants from medicinal plants, such as curcumin, can be used as adjuvant in treatment of this endocrinopathy and not as a single therapy. / O diabetes mellitus (DM) é um importante problema de saúde que afeta a população humana e é comumente observada na clínica de pequenos animais. Diversos estudos relatam que a hiperglicemia é a principal causa das complicações do DM, tais como catarata, nefropatia e neuropatia. A hiperglicemia causa a geração de espécies reativas de oxigênio (EROs) e aumenta o dano oxidativo de lipídios, DNA e proteínas em diversos tecidos. O estresse oxidativo está aumentado nas células como resultado da depleção de enzimas antioxidantes, especialmente a superóxido dismutase (SOD) e catalase (CAT) removedoras de EROs. A curcumina é o principal componente da Curcuma longa e tem sido usada tradicionalmente como antidiabético e há evidências científicas que esse composto apresenta uma alta atividade antioxidante. Considerando que a dieta faz parte do tratamento do paciente diabético e que a curcumina é um agente antioxidante, este estudo teve como objetivo avaliar os efeitos desse composto, associado ou não à insulinoterapia, sobre os parâmetros de estresse oxidativo em ratos diabéticos induzidos com estreptozotocina. Em adição, também foi avaliada a histopatologia do fígado e rim dos ratos sadios e diabéticos tratados com estes compostos. Para isso, os ratos foram distribuídos em seis grupos, cada um com seis animais: grupo controle (C), grupo controle curcumina (CCur), grupo diabético (D), grupo diabético curcumina (DCur), grupo diabético insulina (DIns) e grupo diabético insulina e curcumina (DInsCur). A curcumina foi diluída em óleo de milho e administrada na dose de 60mg/kg, uma vez ao dia e a insulina aplicada a cada 12 horas nas doses de 1,5UI/rato pela manhã e 2,5UI/rato à tarde por um período de 30 dias. Nos grupos D e DCur, a análise histológica do fígado mostrou número elevado de hepatócitos binucleados e alterações nas trabéculas. Nos rins, havia vacuolização das células tubulares, congestão glomerular e focos inflamatórios mononucleares. O tratamento com insulina reduziu as lesões renais e hepáticas dos grupos DIns e DInsCur. Os níveis de substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBARS) apresentaram-se elevados no soro dos grupos D e DInsCur e nos tecidos hepático e renal do grupo D (P<0,05). A atividade da CAT foi baixa no fígado e rins dos grupos D, DIns and DCur; também houve um aumento significativo na atividade desta enzima nos rins do grupo DInsCur. Já no sangue, a atividade da CAT foi alta nos grupos D e DInsCur (P<0,05). A atividade da SOD no sangue estava reduzida nos grupos D e DInsCur e aumentada nos grupos DIns e DCur (P<0,05), já no fígado, a atividade da SOD estava aumentada nos grupos D e DInsCur. A atividade da enzima delta-aminolevulinato desidratase (δ-ALA-D) estava reduzida no fígado e rins do grupo D e o tratamento com insulina e/ou curcumina preveniu a redução da sua atividade no tecido hepático dos grupos DIns, DInsCur e DCur e no tecido renal dos grupos DCur e DInsCur. Dessa forma, observa-se que o tratamento com curcumina ou insulina preveniu o estresse oxidativo no sangue dos ratos diabéticos, através da modulação das defesa antioxidantes enzimáticas. Em relação à peroxidação lipídica, ambas substâncias apresentaram efeito benéfico no soro, fígado e rins, com exceção do soro do grupo DInsCur, revelando um efeito negativo quando a curcumina e a insulina foram associadas. Com esta investigação, foi possível demonstrar a importância do uso da insulina como tratamento de eleição do DM, visto que este fármaco foi capaz de prevenir danos celulares nos órgãos avaliados histologicamente. Além disso, este estudo contribuiu para a compreensão de que antioxidantes provenientes de plantas medicinais, como a curcumina, podem ser utilizados como adjuvantes no tratamento desta endocrinopatia e não como terapia isolada.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Recent data from the literature have suggested that some Krebs cycle intermediates could act as potent antioxidant agents, both in vitro and in vivo, against a variety of pro-oxidant agents. However, the mechanism(s) involved in the antioxidant effect of Krebs cycle intermediates are not fully understood. Additionally, there are scarce data in the literature taking into account the in vitro effect of Krebs cycle intermediates during oxidative stress conditions. Thus, the aim of this study was to determine the effect of some Krebs cycle intermediates on lipid peroxidation induced in vitro by different pro-oxidant agents, and the mechanism(s) by which they act. Firstly, we investigated the effect and the mechanism(s) by which malonate and quinolinic acid modulate the thiobarbituric acid- reactive species (TBARS) production in vitro, using rat brain S1 preparations (Article 1). The present results showed that the malonate-induced TBARS production was not changed by potassium cyanide or MK-801. However, the pro-oxidant effect of quinolinic acid was significantly prevented by MK-801. In addition we found that malonate was able to form complexes with iron ions (Fe2+), but these complexes were not able to interfere with in vitro deoxyribose degradation assays. Based on the results presented, we conclude that malonate pro-oxidant activity in vitro seems to be independent of the NMDA receptors activity. Additionally, we suggest that the malonate effect, in these conditions, is due to its ability to form complexes with iron ions, thus modulating an adequate ratio Fe2+/Fe3+ that could cause an increase in free radicals generation. In contrast, the quinolinic acid effect seems to be dependent of the NMDA receptors activation. However, we can not rule out the involvement of iron ions in quinolinic acid toxicity under our assay conditions. An other objective of this study was to investigate the effect of some Krebs cycle intermediates on quinolinic acid- or iron (Fe2+)-induced TBARS production in the rat brain S1 preparations, and the mechanism(s) by which they act (Article 2). The results showed that oxaloacetate, citrate, succinate, and malate were able to significantly prevent both basal and quinolinic acid- or iron-induced TBARS production. However, α-ketoglutarate induced per se a significant increase in basal TBARS production. The addition of potassium cyanide or the heat-treatment of S1 at 100ºC during 10 min completely abolished the antioxidant succinate activity, without change the effect of other Krebs cycle intermediates studied. Except for succinate, all intermediates used in this study were able to form complexes with iron (Fe2+) ions, however only oxaloacetate and α-ketoglutarate significantly prevented deoxyribose degradation induced by hydrogen peroxide. Based on the results presented, we concluded that oxaloacetate, malate, succinate, and citrate could act as antioxidants under basal, and under quinolinic acid- or iron- induced TBARS production, whereas α-ketoglutarate act as a pro-oxidant agent per se. The mechanism(s) by which citrate, malate, and oxaloacetate acts seems to be related to their ability to form complexes with iron (Fe2+) ions, thus modulating the iron redox cycle. In contrast, the succinate antioxidant effect seems to be dependent of the succinate dehydrogenase (SDH) activity. / Dados recentes na literatura têm relatado que alguns intermediários do ciclo de Krebs podem agir como potentes antioxidantes, tanto in vitro, quanto in vivo, em diversos sistemas pró-oxidantes. Porém, o(s) mecanismo(s) através dos qual(is) os intermediários do ciclo de Krebs exercem suas atividades antioxidantes não são completamente entendidas. Considerando a escassez de dados in vitro na literatura a respeito do efeito desses intermediários durante situações de estresse oxidativo, o presente trabalho tem como objetivo determinar o efeito de intermediários do ciclo de Krebs sob a peroxidação lipídica induzida por diferentes agentes pró-oxidantes in vitro, bem como investigar o(s) mecanismo(s) de ação dos mesmos. Primeiramente investigamos o efeito e o(s) mecanismo(s) pelo(s) qual(is) o malonato e o ácido quinolínico modulam a produção de espécies reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBARS) em S1 de cérebro de ratos, in vitro (artigo 1). Os resultados obtidos mostraram um aumento na produção de TBARS induzido pelo malonato, o qual não foi modificado pela adição de cianeto de potássio, nem pelo MK-801. Por outro lado, o efeito pró-oxidante do ácido quinolínico foi significativamente prevenido pelo MK-801. Observamos ainda que o malonato foi capaz de formar complexos com íons ferrosos e que esses complexos não foram capazes de interferir nos ensaios da degradação da desoxirribose in vitro. Portanto, com base nos resultados encontrados, concluímos que o efeito pró-oxidante do malonato in vitro parece ser independente da atividade dos receptores NMDA. Os resultados sugerem que o efeito do malonato nessas condições deve-se principalmente a sua capacidade de interagir com íons ferro, modulando uma razão Fe2+/Fe3+ que favorece a geração de radicais livres. Por outro lado, o efeito do ácido quinolínico parece ser devido à ativação dos receptores NMDA. Porém, não podemos excluir a participação dos íons ferro para a toxicidade do mesmo nessas condições. Outro foco deste estudo foi investigar o efeito de alguns intermediários do ciclo de Krebs na produção de TBARS induzida por ácido quinolínico ou ferro em S1 de cérebro de ratos in vitro, bem como investigar o(s) mecanismo(s) de ação dos mesmos (artigo 2). Os resultados mostraram que o oxaloacetato, o citrato, o sucinato e o malato foram capazes de reduzir significativamente a produção de TBARS basal, bem como a induzida por ácido quinolínico ou ferro. Por outro lado, o α-cetoglutarato foi capaz de induzir per se um significativo aumento na produção de TBARS. A adição de cianeto de potássio, bem como o pré-tratamento do S1 por 10 min a 100ºC aboliram completamente o efeito antioxidante do sucinato, sem interferir significativamente no efeito dos demais intermediários estudados. Todos os intermediários estudados, exceto o sucinato, foram capazes de quelar íons ferro, porém somente o oxaloacetato e o α-cetoglutarato foram capazes de prevenir a degradação da desoxirribose induzida por peróxido de hidrogênio. Com base nos resultados obtidos, podemos concluir que o oxaloacetato, o malato o sucinato e o citrato agem como antioxidantes sob condições basais ou em presença do ácido quinolínico ou ferro, enquanto que o α-cetoglutarato age como um agente pró-oxidante per se. O mecanismo pelo qual o citrato, o malato e o oxaloacetato exercem seus efeitos antioxidantes parece ser devido à capacidade desses em interagir com íons ferro modulando o ciclo redox desse. Por outro lado, o efeito do sucinato parece ser devido à atividade da enzima succinato desidrogenase (SDH).

The interest in organochalcogen chemistry, biochemistry and pharmacology has increased in the last two decades mainly due to the fact that a variety of organochalcogen compounds possess biological activity and due the use of these compounds in industrial applications. However, literature data showed that these compounds present pro-oxidant properties, causing tissue damage and inhibition a variety of enzymes. Oxidative stress can induce complex alterations of membrane proteins in erythrocytes. Erythrocytes represent a good model to investigate the damage induced by oxidizing agents. Therefore, the aim of the present study was to evaluate the toxicity induced by a variety of chalcogens at concentrations of 10, 40, 100 e 200 μM using erythrocytes in vitro. The present results showed that organotellurium compounds were toxic to erythrocytes for a hematocrit of 45%. The hemolytic effect of tellurides was not positively correlated with thiobarbituric acidreactive substance (TBARS) production suggesting that lipid peroxidation is not involved in the hemolysis provoked by organotellurium compounds. However, for a hematocrit of 1% the organoselenium and organotellurium compounds increased the hemolysis rate and these results suggest a relationship between the oxidation of intracellular glutathione (GSH) and subsequent generation of free radicals with the hemolysis by chalcogen compounds. Therefore, the results presented in this study suggest that organochalcogen compounds presented toxicity for the erythrocytes. / Nos últimos anos, os compostos organocalcogênios têm sido alvos de interesse em síntese orgânica em virtude da descoberta de suas aplicações industriais e de suas propriedades farmacológicas. No entanto, dados da literatura têm demonstrado que estes compostos apresentam atividade pró-oxidante ocasionando danos teciduais e inibição da atividade de enzimas. Sabe-se que o estresse oxidativo pode causar alterações em proteínas da membrana de eritrócitos, logo estas células representam um bom modelo para investigar danos induzidos por agentes oxidantes. Desta forma, no presente trabalho investigou-se a toxicidade de uma variedade de calcogênios sobre eritrócitos in vitro nas concentrações de 10, 40, 100 e 200 μM. Os resultados deste trabalho mostraram que para um hematócrito de 45% apenas os compostos de organotelúrio foram tóxicos causando hemólise e estes efeitos não foram correlacionados com a produção de substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico, sugerindo deste modo não haver relação com a peroxidação lipídica. No entanto, utilizou-se um hematócrito de 1% e os compostos de organoselênio e organotelúrio testados apresentaram toxicidade causando hemólise. Esta hemólise foi relacionada com a oxidação da glutationa intracelular (GSH) e uma possível produção de radicais livres. Portanto, os resultados apresentados nesta tese sugerem que os compostos orgânicos contendo selênio ou telúrio apresentaram toxicidade para os eritrócitos.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Lead (Pb) is one of the most abundant, globally distributed toxic elements. Soil, water and air contamination by Pb leads to its accumulation in fish, mammals, and plants, and thus to human intoxication through food. Due to the hazardous effects to the ecosystem, it is necessary that contaminated soils be rehabilitated. Phytoremediation is a cheap technique that can be utilized with this objective. However, it is necessary to know about plant behavior during metal exposure. Therefore, the aim of this study was to characterize physiological and biochemical aspects of Pb toxicity in roots and leaves of different developmental stages (apex, middle, and basal regions) in P. sagittalis plants. Plants were exposed to five Pb levels: (0, 200, 400, 600, 1000 μM) for 30 days. Parameters such as growth, tissue Pb concentration and content, toxicity indicators (d-aminolevulinic acid dehidratase, d-ALA-D, activity), oxidative damage markers (TBARS, lipid peroxidation, and H2O2 concentration) and enzymatic (superoxide dismutase, SOD, catalase, CAT, and ascorbate peroxidase, APX) and non-enzymatic (non-protein thiols, NPSH, ascorbic acid, AsA) antioxidants were investigated. Tissue Pb concentration increased with external Pb levels causing a decrease in the consumption of nutrient solution and transpiration ratio. Moreover, root and shoot fresh weight, leaf area, shoot length and d-ALA-D activity decreased upon addition of Pb treatments. On the other hand, dry weight of shoots and roots and chlorophyll and carotenoids concentrations were not affected. Both fresh and dry weight of roots increased at 200 μM Pb, when compared to control. The index of tolerance of roots and shoots of P. sagittalis decrease at higher Pb concentrations. However, the roots were more tolerant to Pb than shoots. Lipid peroxidation and hydrogen peroxide (H2O2) concentration both in roots and leaves increased with increasing Pb levels. APX activity increased by Pb treatments in all plant parts, while SOD activity increased in leaves and it was not affected in roots. CAT activity in leaves from the apex shoot was not affected by Pb; however, in other plant parts its activity increased. Pb toxicity caused increase in NPSH concentration in shoot parts, whereas no significant difference was observed in roots. AsA concentration increased with increasing Pb levels. These results suggest that Pb induces oxidative stress in P. sagittalis and that elevated activity of antioxidative enzymes could serve as important components of antioxidative defense mechanism against oxidative injury, demonstrating tolerance and possible use of these plants for reclamation of Pb contaminated soils. / O Chumbo (Pb) é um dos elementos tóxicos mais abundantes e globalmente distribuídos. A contaminação dos solos, ar e água por este metal leva a sua acumulação em peixes, mamíferos e plantas e a intoxicação humana, através da alimentação. Devido aos efeitos danosos do Pb ao ecossistema, é necessário que estas áreas sejam reabilitadas. A fitorremediação é uma técnica de baixo custo que pode ser utilizada com tal objetivo. Para que a planta seja utilizada na fitorremediação, no entanto, é necessário haver conhecimento sobre o comportamento vegetal quando exposto ao contaminante. Portanto, o objetivo deste trabalho foi caracterizar aspectos fisiológicos e bioquímicos da toxidez do Pb em raízes e folhas de diferentes regiões da parte aérea (apical, mediana e basal) em plantas de P. sagittalis. As plantas foram expostas a cinco concentrações de Pb: (0, 200, 400, 600, 1000 μM) durante 30 dias. Após esse período foram avaliados parâmetros de crescimento, concentração de Pb nos tecidos, indicadores de toxicidade (atividade da d-aminolevulinato desidratase, d-ALA-D), marcadores de dano oxidativo (TBARS, peroxidação lipídica, e concentração de H2O2) e antioxidantes enzimáticos (superóxido dismutase, SOD, catalase, CAT, e ascorbato peroxidase, APX) e não enzimáticos (tióis não protéicos, NPSH, acido ascórbico, AsA). A concentração de Pb nos tecidos aumentou com o acréscimo de Pb ao meio ocasionando uma diminuição do consumo de solução nutritiva e da taxa de transpiração. Da mesma forma ocorreu decréscimo na matéria fresca da raiz e da parte aérea, na área foliar, na altura da parte aérea e na atividade da d-ALA-D com o aumento da concentração de Pb. Por outro lado, a matéria seca da raiz e da parte aérea, a concentração de clorofila e carotenóides não foram afetadas, sendo que os pesos das matérias fresca e seca das raízes aumentaram em 200 μM Pb comparado ao controle. O índice de tolerância das raízes e da parte aérea de P. sagittalis reduziu nas maiores concentrações de Pb. Contudo, as raízes foram mais tolerantes ao Pb que a parte aérea. Com o aumento da concentração de Pb, a peroxidação lipídica e a concentração de H2O2 aumentaram nas raízes e folhas. A atividade da APX aumentou em todas as partes da planta com o aumento da concentração de Pb, enquanto a atividade da SOD aumentou nas folhas e não foi afetada nas raízes. A atividade da CAT nas folhas da região apical não foi alterada pelo aumento da concentração de Pb, mas nas outras partes da planta a sua atividade aumentou. A toxicidade do Pb aumentou a concentração de NPSH na parte aérea, enquanto não foi observada diferença significativa nas raízes. A concentração de AsA aumentou com o aumento da concentração de Pb. Nossos resultados sugerem que o Pb induziu estresse oxidativo em plantas de P. sagittalis e que o aumento da atividade das enzimas do sistema antioxidante pode ter atuado como um importante mecanismo de defesa antioxidante contra o dano oxidativo, demonstrando tolerância e possibilidade de utilização dessas plantas para a recuperação de solos contaminados por Pb.

Oxigênio molecular singlete [O2(1&#916;g)], uma espécie excitada, desempenha um papel importante em sistemas químicos e biológicos. É um poderoso eletrófilo, que reage com moléculas ricas em elétrons através de cicloadições [2+2], [4+2] e reações tipo ene. Ácidos graxos poliinsaturados, proteínas e DNA são alvos vulneráveis para o ataque de O2(1&#916;g). Os endoperóxidos de derivados de naftaleno são muito úteis e versáteis como fontes limpas de O2(1&#916;g), uma vez que são quase quimicamente inertes. Por outro lado, o desenvolvimento de novas fontes de O2(1&#916;g) ainda é uma tarefa desafiadora. Os derivados de naftaleno são capazes de armazenar O2(1&#916;g) por reação de cicloadiação [4+2] e liberá-lo em temperaturas amenas, o que os torna muito adequados para uso em estudos biológicos. A síntese destes compostos está baseada em modificações nos substituintes ligados nas posições 1 e 4 da estrutura do naftaleno. Na primeira parte deste trabalho, a síntese de três endoperóxidos derivados do naftaleno solúveis em água foi realizada. DHPNO2 e NDPO2 foram preparados de acordo com métodos similares descritos na literatura. A síntese de um novo endoperóxido dicatiônico derivado do naftaleno (NBTEO2) foi desenvolvida, contendo dois grupos de cloreto de amônio quaternário nas posições 1,4 do anel aromático. O intermediário chave na síntese dos três endoperóxidos é o BBMN, o qual foi preparado a partir da bromação radicalar do 1,4-dimetilnaftaleno. Nossos resultados têm indicado que este composto dicatiônico pode ser uma fonte química de O2(1&#916;g) em potencial, e pode ser explorado em estudos com mitocôndrias, onde o papel biológico de O2(1&#916;g) é investigado. A segunda parte deste trabalho foi dedicada a investigar a geração de O2(1&#916;g) através das reações entre hidroperóxidos de lipídeos (ácido oleico, linoleico e colesterol), hidroperóxidos orgânicos (cumeno e t-butila), bem como peróxido de hidrogênio com NO2+, utilizando o composto NO2BF4. Evidências da geração de O2(1&#916;g) foram obtidas através de medidas de emissão de luz na região do infravermelho próximo, no comprimento de onda de 1270 nm. Além disso, a prova inequívoca da presença de O2(1&#916;g) foi demonstrada através da caracterização espectral direta da emissão de luz no infravermelho próximo. O uso de azida de sódio como captador físico de O2(1&#916;g), juntamente com as medidas da quimiluminescência, contribuíram para identificar a geração desta espécie na reação entre hidroperóxidos de lipídeos e NO2BF4. Embora seja uma abordagem química, nossos resultados adicionaram informações importantes sobre a peroxidação lipídica, principalmente quando espécies reativas de nitrogênio estão envolvidas. O O2(1&#916;g) poderia ser gerado como um subproduto da peroxidação lipídica em condições onde espécies reativas de nitrogênio interagem com hidroperóxidos lipídicos. Isto pode contribuir para um melhor entendimento deste evento complexo com implicações fisiológicas ou fisiopatológicas. / Singlet molecular oxygen [O2(1&#916;g)], an excited species, plays an important role in chemical and biological systems. It is a powerfull electrophile, reacting with electron rich molecules through [2+2] cycloadditions, [4+2] cycloadditions and ene reactions. Polyunsaturated fatty acids, proteins and DNA are vulnerable targets for O2(1&#916;g) reaction. Naphthalene derivatives endoperoxides are very useful and versatile as a clean source of O2(1&#916;g), once they are almost chemically inert. On the other hand, developing new sources of O2(1&#916;g) are still a challenging task. Naphthalene derivatives are able to trap O2(1&#916;g) by [4+2] cycloaddition and release it in mild temperatures, which make them very suitable for biological studies. The synthesis of these compounds is based on modifications in substituents bonded in 1,4 positions of nafhthalene backbone. In the first part of present work, the synthesis of three water soluble naphthalene derivatives endoperoxides was performed. DHPNO2, NDPO2 were prepared according to similar methods described in the literature. A new di-cationic naphthalene derivative endoperoxide (NBTEO2) synthesis was developed, containing two quaternary ammonium chloride groups in 1,4-positions of aromatic ring. The key intermediate: for the synthesis of the three endoperoxides is the compound BBMN, which was prepared from radicalar bromination of 1,4-dimethylnaphthalene. Our results have indicated that this di-cationic compound can be a potential chemical source of O2(1&#916;g) and may be explored in mitochondrial studies where O2(1&#916;g) biological role is investigated. The second part of this work is dedicated to the investigation of generation of O2(1&#916;g) through reaction of lipid hydroperoxides (oleic acid, linoleic acids and cholesterol), organic hydroperoxides (cumene and t-butyl), as well as hydrogen peroxide with NO2+, using the compound NO2BF4. Evidences of generation of O2(1&#916;g) were obtained recording the monomol light emission measurement in near infrared region at wavelength of 1270 nm. Moreover, the proof of the presence of O2(1&#916;g) was unequivocally demonstrated by the direct spectral characterization of near-infrared light emission. The use of sodium azide as a physical quencher of O2(1&#916;g), associated to chemiluminescence measurements, contributed to identify the generation of this species in the reaction of lipid hydroperoxides and NO2BF4. Although, it is a chemical approach, our results add important information about lipid peroxidation, mainly when reactive species of nitrogen are involved. O2(1&#916;g) might be generate as a byproduct of lipid peroxidation, in conditions where reactive nitrogen species interact with lipid hydroperoxides. This might contribute to a better understand of this complex event and physiological or physiopathological implications

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The oxidative stress is envolved in several diseases, including neurological diseases. Centella asiatica is a medicinal plant which was has long been used to treat neurological disturbances in Ayurvedic medicine. The aim of this study was to evaluate the antioxidant potencial of different extracts of C.asiatica in vitro. Were quantified by High Performance Liquid Chromatograph (HPLC) the present compounds and examined the phenolic content of the infusion and fractions: ethyl acetate, n-butanol and dichlorometane. Furthermore, the ability of C.asiatica extracts as scavenger of DPPH., as well as, the antioxidant capacity it was analyzed, through the reduction of molybdenum (VI)(Mo6+) to molybidenum (V)(Mo5+). Finally, we determined the effect of the extracts on lipid peroxidation induced by quinolinic acid (QA) and sodium nitroprusside (SNP) in different regions of the rat brain (cerebral cortex, striatum and hippocampus). HPLC analysis showed that flavonoids, triterpene glycosides, tannins and phenolic acids were present in extracts of C.asiatica. The content of phenolic compounds showed that the ethyl acetate fraction is rich in these compounds, followed by dichloromethane fraction of butanol and of infusion. Moreover, with the first analyzes it was also found a higher antioxidant potential of ethyl acetate fraction as DPPH. radical scavenger. In agreement with in vitro assays, the ethyl acetate fraction showed the highest antioxidant effect by decreasing lipid peroxidation induced by AQ in cerebral cortex (IC50 = 11.82), striatum (IC50 = 13.91) and hippocampus (IC50 = 13. 55) from rat brain. However, when the pro-oxidant agent was NPS, potency of infusion, the ethyl acetate fraction and dichloromethane were not significantly different to the cortex and hippocampus, which highlighted a greater difference of action in the striatum between the infusion (IC50 = 16.12), the ethyl acetate (IC50 = 13.57) and dichloromethane (IC50 = 11.05) regarding the butanol fraction (IC50 = 47.94). In conclusion, the results demonstrated that the infusion of C.asiatica and other fractions exhibit antioxidant capacity in vitro, which is related to their phytochemical content. Thus, the therapeutic potential in neurological diseases of C. asiatica, could be associated with its antioxidant activity. / O estresse oxidativo está envolvido em várias patologias incluindo as doenças neurológicas. A Centella asiática é uma planta medicinal que tem sido muito utilizada para o tratamento de distúrbios neurológicos na medicina Ayurvédica. O objetivo do presente estudo foi avaliar o potencial antioxidante de diferentes extratos de C. asiática in vitro. Foi quantificado por cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE) o conteúdo fenólico da infusão e das frações: acetato de etila, n-butanólica e diclorometano. Além disso, analisou-se a capacidade dos extratos de C. asiática como scavenger do radical DPPH., bem como, a capacidade antioxidante total através da redução do molibdênio (VI) (Mo6 +) a molibdênio (V) (Mo5 +). Finalmente, determinou-se o efeito dos extratos na peroxidação lipídica induzida por ácido quinolínico (AQ) e nitroprussiato de sódio (NPS), em diferentes regiões do cérebro de rato (córtex, estriado e hipocampo). A análise por CLAE revelou que flavonóides, glicosídeo triterpeno, taninos e ácidos fenólicos estavam presentes nos extratos de C. asiática. O teor de compostos fenólicos demonstrou que a fração acetato de etila é rica nestes compostos, seguida da fração diclorometano, da n-butanólica e por fim da infusão. Além disso, com as primeiras análises também verificamos um maior potencial antioxidante da fração acetato de etila como scavenger de radical DPPH.. Em acordo com as análises in vitro, a fração acetato de etila apresentou o maior efeito antioxidante através da diminuição da peroxidação lipídica induzidas por AQ em córtex (IC50=11,82), estriado (IC50=13,91) e hipocampo (IC50=13,55) de cérebro de rato. Por outro lado, quando o agente pró-oxidante foi NPS, a potência de infusão, das frações de acetato de etila e diclorometano não foram diferentes significativamente para córtex e hipocampo, sendo destacada uma maior diferença de ação no estriado, entre a infusão (IC50=16,12), a acetato de etila (IC50= 13,57) e a diclorometano (IC50= 11,05) em realção a fração butanólica (IC50 = 47,94). Em conclusão, os resultados encontrados demonstraram que a infusão e demais frações de C. asiática apresentam capacidade antioxidante in vitro, a qual está relacionada ao seu conteúdo fitoquímico. Assim, o potencial terapêutico de C. asiática em doenças neurológicas, poderia ser associado com a sua atividade antioxidante.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Vincristine sulphate is antitumor agent widely used in small animal clinical oncology; therefore it can cause a number of adverse effects including marrow and neuronal cytotoxicity. Nandrolone decanoate, an anabolic-androgenic steroid (AAS), has been used in association with vincristine in order to ease effects such as moderate myelosuppression. The present dissertation presents data related to the isolated or associated employment of vincristine sulphate and nandrolone decanoate, as well as their effects on the cholinergic system and oxidative profile of Wistar rats. The animals were submitted to four different doses of AAS for three weeks and its action on acetylcholinesterase (AChE) activity in four different structures of brain tissue (cerebellum, hippocampus, striatum and cerebral cortex) was studied. The second experiment shows the effects of vincristine and/or nandrolone decanoate in the brain (same parts studied previously) and blood through measurement of brain and red blood cell AChE (RBC-AChE) enzyme activity as well as brain and blood serum lipid peroxidation of rats treated for two weeks. Results show that the two highest doses used in the first experiment increased enzyme activity, suggesting interference in the cholinergical system of the striatum and cerebellum. The results obtained in the latter experiment demonstrate that the isolated use of this AAS and its association with vincristine sulphate altered brain and RBC-AChE action, both in a stimulatory and inhibitory fashion. Lipid peroxidation, in the brain and blood, increased due to the isolated use of both vincristine and nandrolone decanoate, as well as to their associated use at the highest dose of ester used. Furthermore, the data show that the association between the therapeutic dose of nandrolone decanoate and vincristine is capable of neutralizing the free radical production induced by their isolated use in brain and blood serum. Serum RBC-AChE activity and the oxidative profile presented in this study are similar to those exhibited for brain tissue. Based on these data, it can be concluded that nandrolone decanoate is capable of interfering in AChE activity, affecting the cholinergic system, which could cause an alteration of its neurotransmitter, as well as a low or high stimulation of post-synaptic receptors. Therefore, the use of the therapeutic dose of AAS studied here in association with vincristine has been shown to be beneficial, as it could protect the organism from damaging processes caused by the production of free radicals. / O sulfato de vincristina é um agente anti-tumoral bastante usado na oncologia clínica de pequenos animais, porém seus efeitos colaterais incluem citotoxicidade medular e neuronal. O decanoato de nandrolona, um esteróide anabólico androgênico (EAA), tem sido usado em associação a este medicamento para amenizar alguns de seus efeitos, como a mielossupressão moderada. Esta dissertação apresenta dados referentes ao uso isolado ou associado do sulfato de vincristina e do decanoato de nandrolona, seus efeitos no sistema colinérgico e no perfil oxidativo de ratos Wistar. Primeiramente, verificou-se quatro diferentes doses do EAA, por três semanas, e sua ação sobre a atividade da acetilcolinesterase (AChE) em quatro partes do tecido cerebral (cerebelo, estriado, hipocampo e córtex cerebral). O segundo experimento apresenta grupos tratados durante duas semanas com sulfato de vincristina e/ou decanoato de nandrolona e as ações destes no cérebro (mesmas partes pesquisadas anteriormente) e no sangue, através da mensuração da atividade enzimática da AChE cerebral e eritrocitária (RBC-AChE) e peroxidação lipídica cerebral e sérica. As duas doses mais altas utilizadas no primeiro trabalho aumentam a atividade da enzima, sugerindo que haja interferência no sistema colinérgico, no estriado e no cerebelo. Os resultados obtidos, no estudo posterior, demonstram que o uso isolado deste EAA e suas associações com o sulfato de vincristina alteram a ação da AChE cerebral e RBC-AChE, tanto de forma estimulatória quanto inibitória. A peroxidação lipídica, cerebral e sangüínea, aumenta devido ao uso isolado da vincristina e do decanoato de nandrolona, e na associação do quimioterápico com a dose mais alta usada do éster. A dose terapêutica do decanoato de nandrolona e a vincristina utilizadas são capazes de neutralizar a produção de radicais livres tanto no cérebro quanto no soro sangüíneo. A atividade da RBC-AChE e o valor do perfil oxidativo do soro apresentados nesta pesquisa são similares àqueles exibidos pelo tecido cerebral. Diante destes dados, pode-se concluir que o decanoato de nandrolona é capaz de influenciar a atividade da AChE, afetando o sistema colinérgico, o que poderia ocasionar em uma ação alterada do seu neurotransmissor, além de uma baixa ou alta estimulação dos receptores póssinápticos. Entretanto, o uso da dose terapêutica estudada deste EAA associada à vincristina mostra-se benéfico, pois poderia proteger o organismo de processos prejudiciais relacionados a produção de radicais livres.

Oxidative stress plays an important role in diabetic pathogenesis. Rosmarinic acid (RA) was used for the first time as an antioxidant agent for inhibition of diabetic nephropathy. Oxidative stress induced by Streptozotocin (STZ) has been shown to damage pancreatic beta cell and produce hyperglycemia in rats, inducing diabetes. In the present study, an attempt was made in investigation, the efficiency of rosmarinic acid in preventing alteration of oxidative parameters in liver, kidney and acetylcholinesterase (AChE) in brain of diabetic rat induced by STZ. The animals were divided into six groups (n=8): control; ethanol; RA 10 mg/kg; diabetic; diabetic/ethanol; diabetic/RA 10 mg/kg.In diabetes, the brain region become affected and showed increased level of lipid peroxidation in hippocampus, cortex and striatum, compared with control. The increased in lipid peroxidation was decreased or maintained to the level of control by RA in hippocampus (28%), cortex (38%) and striatum (47%) of diabetic rats after 21 days treatment at the dose of 10 mg/kg body weight. Furthermore, we found that diabetes caused significant decreased in the activity of antioxidant enzymes i.e. superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT), Delta-aminolevulinic acid dehydratase (ALA-D) and non- enzymatic parameter like ascorbic acid, non proteinthiol (NPSH) in liver and kidney. The diabetic group treated with RA (10 mg/kg body weight for 21 days) significantly increased the activity of enzymes SOD, CAT, ALA-D and nonenzymatic ascorbic acid, NPSH in liver and kidney. Furthermore, these results indicate that rosmarinic acid sigificantly mimic the oxidative stress produced during hyperglycemia in STZ-induced diabetic rats. In addition, rosmarinic acid is potential candidate in the prevention of any alteration of pathological condition in diabetes. We suggest that rosmarinic acid could be a suitable candidate for the treatment of diabetes. / O estresse oxidativo desempenha um papel significativo na patogênese do diabetes. O ácido rosmarínico (RA) foi utilizado pela primeira vez como agente antioxidante para a inibição da nefropatia diabética. O diabetes induzido por estreptozotocina (STZ) é capaz de destruir as células beta pancreáticas e produzir hiperglicemia causando estresse oxidativo. No presente estudo, investigou, a eficiência do ácido rosmarínico na prevenção de alteração de parâmetros oxidativos no fígado, rim e acetilcolinesterase (AChE) no cérebro de ratos diabéticos induzidos por STZ. Os animais foram divididos em seis grupos (n = 8): controle; etanol; RA 10 mg / kg; diabéticos; diabéticos /etanol; diabético / RA 10 mg / kg. Ratos diabéticos apresentaram um aumento do nível de peroxidação lipídica no hipocampo, córtex e estriado, em comparação com o controle. O tratamento com ácido rosmarínico (10 mg/kg) durante 21 dias preveniu o aumento da peroxidação lipídica no hipocampo (28%), no córtex (38%) e no estriado (47%) de ratos diabéticos. Além disso, o diabetes causou uma diminuição significativa na atividade das enzimas superóxido dismutase (SOD), catalase (CAT) e delta aminolevulínico-desidratase (ALA-D) e nos níveis dos antioxidantes nãoenzimáticos ácido ascórbico e tióis não-proteicos (NPSH) no fígado e no rim. O tratamento com ácido rosmarínico preveniu o decréscimo na atividade da SOD, CAT e ALA-D e o decréscimo nos níveis de ácido ascórbico e NPSH no fígado e no rim. Assim, os resultados encontrados neste estudo indicam que o ácido rosmarínico diminuiu o estresse oxidativo produzido pela hiperglicemia em ratos diabéticos induzidos por STZ. Dessa forma, é plausível sugerir que o ácido rosmarínico é um potencial candidato na prevenção de alterações no sistema colinérgico bem como de danos oxidativos observados no diabetes.

Juvenile silver fish (Rhamdia quelen) were exposed to the essential oil of Lippia alba (L. alba) and transported in plastic bags for different periods (5, 6 and 7 h) yielding final different oxygen levels. The biomarkers of oxidative stress, lipoperoxidation (LPO), catalase (CAT), superoxide dismutase (SOD), and glutathione-S-transferase (GST) were measured in the liver, gills and brain of the fish. The juveniles were assigned to 6 different treatment groups according to the presence or not of the essential oil of L. alba in water (10 μL/L) and the length of transportation, which determined the final concentration of dissolved oxygen inside the bags: Five hours: hyperoxia (13.25 ± 0.35 mg/L O2); hyperoxia with L. alba (11.27 ± 0.22 mg/L O2); Six hours: normoxia (7.35 ± 0.35 mg/L O2); normoxia with L. alba (7.29 ± 0.40 mg/L O2); Seven hours: hypoxia (2.29 ± 0.36 mg/L O2); hypoxia with L. alba (3.82 ± 0.7 mg/L O2). The addition of essential oil of L. alba causes an increase of LPO in the tissues exposed to hyperoxia and a reduction of GST in the fish kept under hyperoxia and hypoxia as compared to those under normoxia. In the tissues there is a reduction of LPO and GST and an increase of SOD in the specimens under hypoxia and a reduction of GST in those under hyperoxia with the oil. These results suggest that the presence of the essential oil of L. alba improves the redox state in the evaluated tissues, both under hyperoxia and under hypoxia. / Juvenis de jundiá (Rhamdia quelen) foram expostos ao óleo essencial de Lippia alba (L. alba) e transportados em sacos plásticos por períodos diferentes (5, 6 e 7 h) produzindo diferentes concentrações finais de oxigênio. Os biomarcadores de estresse oxidativo, lipoperoxidação (LPO), catalase (CAT), superóxido dismutase (SOD), e glutationa-S-transferase (GST) foram mensurados em fígado, brânquias e cérebro de peixes. Os juvenis foram separados em 6 grupos de tratamento diferentes de acordo com a presença ou não do óleo essencial de L. alba na água (10 μL/L) e o tempo de transporte, o qual determinou a concentração final de oxigênio dissolvido no interior dos sacos: Cinco horas: hiperóxia (13.25 ± 0.35 mg/L O2); hiperóxia com L. alba (11.27 ± 0.22 mg/L O2); Seis horas: normóxia (7.35 ± 0.35 mg/L O2); normóxia com L. alba (7.29 ± 0.40 mg/L O2); Sete horas: hipóxia (2.29 ± 0.36 mg/L O2); hipóxia com L. alba (3.82 ± 0.7 mg/L O2). A adição do óleo essencial de L. alba causou um aumento da LPO nos tecidos expostos a hiperóxia e uma redução da GST nos peixes mantidos sob hiperóxia e hipóxia comparado aqueles sob normóxia. Nos tecidos houve uma redução da LPO e GST e um aumento da SOD nas espécies sob hipóxia e uma redução da GST naqueles sob hiperóxia com óleo. Estes resultados sugerem que a presença do óleo essencial de L. alba melhora o estado redox nos tecidos avaliados, ambos sob hiperóxia e sob hipóxia.

Canine distemper disease is a severe multisystem disease that affects the respiratory, hemolymphatic, gastrointestinal and neurological systems. The lesions induced by replication of canine distemper virus (CDV) produce an increase in reactive oxygen species (ROS), leading to oxidative stress. The aim of this study was to investigate parameters of oxidative stress by measuring the lipid peroxidation through the thiobarbituric acid reactive substances (TBARS) and the activity of the enzymes catalase (CAT) and superoxide dismutase (SOD) in dogs naturally infected with distemper virus. In this study we used 33 animals positive for CDV, attended at the Veterinary Hospital of the University of Rio Grande do Sul (UFRGS) and 21 clinically healthy animals were used as control. For the confirmation of the diagnosis RT-PCR (Reverse Transcription Polymerase Chain Reaction) was performed in samples of rectal swab and/or serum. This study demonstrated a significant difference in lipid peroxidation, SOD and CAT activities in the analyzed groups, suggesting the involvement of oxidative stress in the pathogenesis of the disease. / A cinomose canina é uma doença multissistêmica grave, que afeta os sistemas respiratório, hemolinfático, gastrointestinal e neurológico. As lesões induzidas pela replicação do vírus da cinomose canina (VCC) produzem um aumento das espécies reativas de oxigênio (EROs), que levam a um quadro de estresse oxidativo. O objetivo deste trabalho foi verificar parâmetros de estresse oxidativo através da mensuração da peroxidação lipídica através das substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBARS) e da atividade das enzimas catalase (CAT), superóxido dismutase (SOD) em cães naturalmente infectados com o vírus da cinomose. Neste estudo, foram utilizados 33 animais positivos para o VCC, provenientes do atendimento da rotina do Hospital de Clínicas Veterinárias da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS) e 21 animais clinicamente sadios como controle. Para a confirmação do diagnóstico da doença a técnica de RT-PCR (Reação em Cadeia da Polimerase pela Transcriptase Reversa) foi realizada em amostras de swab retal e/ou soro. Este estudo demonstrou que houve diferença significativa na peroxidação lipídica, atividades da SOD e CAT entre grupos analisados, sugerindo o envolvimento do estresse oxidativo na patogênese desta doença.