Programa de Pós-Graduação em Saúde e Nutrição. Escola de Nutrição, Universidade Federal de Ouro Preto. / Submitted by Oliveira Flávia (flavia@sisbin.ufop.br) on 2015-05-20T21:01:57Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22190 bytes, checksum: 19e8a2b57ef43c09f4d7071d2153c97d (MD5) DISSERTAÇÃO_AvaliaçãoPotencialAntioxidanteLicopeno.pdf: 1200572 bytes, checksum: e394f89e5e877613399c2cb53ae6440a (MD5) / Approved for entry into archive by Gracilene Carvalho (gracilene@sisbin.ufop.br) on 2015-05-22T14:57:45Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22190 bytes, checksum: 19e8a2b57ef43c09f4d7071d2153c97d (MD5) DISSERTAÇÃO_AvaliaçãoPotencialAntioxidanteLicopeno.pdf: 1200572 bytes, checksum: e394f89e5e877613399c2cb53ae6440a (MD5) / Made available in DSpace on 2015-05-22T14:57:45Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22190 bytes, checksum: 19e8a2b57ef43c09f4d7071d2153c97d (MD5) DISSERTAÇÃO_AvaliaçãoPotencialAntioxidanteLicopeno.pdf: 1200572 bytes, checksum: e394f89e5e877613399c2cb53ae6440a (MD5) Previous issue date: 2015 / Carcinogênese é um processo multipassos que pode ser induzido e/ou modulado por agentes químicos ou físicos, incluindo aqueles que induzem espécies reativas de oxigênio (EROs). Estas espécies são geradas a partir de uma grande variedade de processos como a respiração mitocondrial e a NADPH oxidase. A produção excessiva de EROs pode oxidar biomoléculas e facilitar processos relacionados com a carcinogênese. Em baixas doses, estas moléculas podem agir como importantes mediadores do crescimento celular, adesão, diferenciação e apoptose. As EROs podem, por exemplo, modular a via da PKC. PKC é uma família de serina-treonina cinases que regulam uma variedade de funções celulares. A ativação aberrante da PKC está relacionada a doenças como o câncer e o diabetes. A PKC pode ser ativada por EROs e a produção de EROs pode requerer a ativação da PKC porque essas cinases tem um papel na ativação da NADPH oxidase. Dessa forma, a ativação da PKC e da NADPH oxidase podem elevar os níveis de EROs, causando danos celulares. Estas reações potencialmente deletérias podem ser controladas por um sistema de antioxidantes enzimáticos (superóxido dismutase - SOD e catalase - CAT) e não enzimáticos (flavonóides e carotenóides). O licopeno é um carotenóide de coloração vermelha que está presente em vários vegetais e frutas. Trata-se de um dos antioxidantes mais potentes e tem demonstrado desempenhar um importante papel na prevenção de vários tipos de câncer, incluindo o hepatocarcinoma. Sendo assim, este estudo objetivou investigar o potencial antioxidante do licopeno e avaliar o efeito deste carotenóide na via da PKC, em células SK-Hep-1, uma linhagem de hepatocarcinoma altamente invasiva. O potencial antioxidante do licopeno foi examinado através da quantificação celular de EROs e das atividades das enzimas SOD e CAT. O efeito do licopeno na via da PKC foi examinado pela quantificação celular de EROs após estimulação com PMA e ionomicina. O papel da NADPH oxidase foi avaliado através da sua inibição com DPI, um inibidor desta enzima. Nossos resultados mostram que o DPI inibiu a produção de EROs, demonstrando a importância da enzima NADPH oxidase na geração de EROs na linhagem celular estudada. O licopeno diminuiu a produção basal de EROs e aumentou a atividade da SOD. Além disso, o licopeno inibiu a produção de EROs induzida por ionomicina e PMA. Estes resultados analisados em conjunto sugerem que um dos mecanismos antioxidantes do licopeno seja através da modulação da proteína cinase C. Entretanto, mais estudos são necessários para confirmar esta hipótese. _____________________________________________________________________________ / ABSTRACT: Carcinogenesis is a multistep process which can be induced and/ or modulated by chemical and physical agents, including those that induce reactive oxygen species (ROS).These species are generated by a wide variety of processes like mitochondrial respiration and NADPH oxidase. The excessive generation of ROS might oxidize cellular biomolecules and facilitate carcinogenesis-related processes. In lower doses, these molecules can act as important mediators of cell growth, adhesion, differentiation and apoptosis. ROS can, for example, modulate the PKC pathway. PKC is a family of serine/threonine kinases that regulates a variety of cell functions. Aberrant PKC activation is related to diseases such as cancer and diabetes. PKC can be activated by ROS and ROS production can require PKC activation because these kinases have a role in NADPH oxidase activation. On this way, the PKC and NADPH oxidase activation might elevate intracellular levels of ROS causing damage. These potentially deleterious reactions can be controlled by a system of enzymatic (SOD and CAT) and nonenzymatic antioxidants (flavonoids and carotenoids). Lycopene is a red colored carotenoid present in many vegetables and fruits. It‟s one of the most potent antioxidants and has been shown to play an important role in preventing from various types of cancer, including hepatoma. This study aimed to investigate the antioxidant potential of lycopene and evaluate the effect of this carotenoid on PKC pathway, in SK-Hep-1 cells, a highly invasive hepatoma cell line. The antioxidant potential of lycopene was examined by quantification of cellular ROS and of SOD and CAT activities. The effect of lycopene on PKC pathway was examined by quantification of cellular ROS after stimulation with phorbol 12-myristate 13-acetate (PMA) and ionomycin. The role of NADPH oxidase was examined by its inhibition with DPI, an NADPH oxidase inhibitor. Our results show that DPI inhibited ROS production, demonstrating the importance of NADPH oxidase in ROS generation in SK-Hep-1cell. Lycopene decreased basal ROS production and increased SOD activity. Furthermore, lycopene inhibit ROS by ionomycin and PMA-induced. Taken together, these results suggest lycopene antioxidant mechanisms are through modulation of protein kinase C. However, more studies are needed to confirm this hypothesis.

A O-glicosilação com N-acetil-glucosamina (O-GlcNAc) é uma modificação pós-translacional altamente dinâmica que modula diversas vias de sinalização. O processo de O-GlcNAc é controlado por duas enzimas: a enzima OGT é responsável por catalisar a adição de N-acetil-glucosamina no grupo hidroxila dos resíduos de serina e treonina, enquanto a OGA catalisa a remoção de O-GlcNAc das proteínas modificadas. Proteínas com importante papel na função vascular são alvo de O-GlcNAc e o aumento da expressão de proteínas modificadas por O-GlcNAc promove aumento da reatividade vascular para estímulos contráteis. Um dos mecanismos de extrema importância no controle do tônus vascular está ligado à regulação da concentração de cálcio (Ca2+) intracelular, onde destacamos a participação do sistema STIM1/Orai1. As moléculas de interação estromal (STIM) atuam como sensores dos estoques intracelulares de Ca2+ e as proteínas Orai representam as subunidades que formam os canais de Ca2+ ativados pela liberação de Ca2+ (CRAC). Neste estudo investigamos a hipótese de que o aumento dos níveis vasculares de proteínas glicosiladas aumenta a resposta contrátil em aorta de ratos, por mecanismos relacionados ao controle da concentração intracelular de Ca2+.Em nossos experimentos, utilizamos aortas torácicas de ratos incubadas com PugNAc (inibidor seletivo da OGA, ), por 24h. Utilizando protocolo experimental que permite avaliar contrações induzidas pelo influxo de Ca2+ e liberação de Ca2+ intracelular, demonstramos que a incubação com PugNAc aumentou a resposta contrátil à PE bem como a contração durante o período de influxo de Ca2+, induzida pela reintrodução de solução fisiológica contendo Ca2+ (1,56 mM). O bloqueio dos canais CRAC com 2-APB (100 ) e gadolíneo (Gd3+, 100 ) diminuiu significativamente as contrações induzidas pelo influxo de Ca2+ em aortas incubadas com PugNAc. Além disso, estas aortas apresentaram aumento da expressão protéica de STIM1, o que resultaria em maior influxo de Ca2+. A contração induzida por cafeína (20 mM) e serotonina (10 ), a qual reflete a capacidade funcional do retículo sarcoplasmático (RS) em captar Ca2+, foi maior em aortas incubadas com PugNAc. O papel da Ca2+-ATPase (SERCA) foi avaliado com a utilização de tapsigargina, bloqueador da SERCA. O efeito da tapsigargina foi semelhante em artérias incubadas com PugNAc e veículo, apesar do aumento de expressão proteica da SERCA em aortas incubadas com PugNAc. Como a proteína cinase C (PKC) é ativada por aumentos de Ca2+ intracelular, determinamos se a atividade de proteínas alvo da PKC estavam aumentadas. A incubação com PugNAc aumentou a expressão das formas fosforiladas da CPI-17, MYPT-1 e MLC. Em conjunto, estes resultados sugerem que a ativação de STIM1/Orai1, aumento da liberação de Ca2+ intracelular e ativação da via de sinalização da PKC podem representar mecanismos que modulam as alterações vasculares em resposta ao aumento de proteínas glicosiladas por O-GlcNAc. / Glycosylation with O-linked -N-acetyl-glucosamine (O-GlcNAc) is a highly dynamic post-translational modification. The process of O-GlcNAc is controlled by two enzymes: the OGT enzyme catalyses the addition of N-acetyl-glucosamine to the hydroxyl group of serine and threonine residues of a target protein, while OGA catalyzes the cleavage of O-GlcNAc from post-translationally-modified proteins. Proteins with an important role in vascular function are targets of O-GlcNAc and increased levels of proteins modified by O-GlcNAc increase vascular reactivity to contractile stimuli. The regulation of intracellular calcium (Ca2+) concentration, including the activation of STIM1/Orai1, is key in the control of vascular tone. The stromal interaction molecules (STIM) act as sensors of intracellular Ca2+ stores whereas the Orai proteins represent subunits of the Ca2+ release-activated Ca2+ channels (CRAC). We hypothesized that increased levels of vascular O-GlcNAc proteins augment vascular contractile responses by altering mechanisms that regulate the intracellular Ca2+. Rat thoracic aortas were incubated with PugNAc (OGA selective inhibitor, ) for 24h. Using an experimental protocol that evaluates contractions induced by Ca2+ influx and release, we demonstrated that incubation with PugNAc increases contractile responses to phenylephrine (PE) as well as the contraction induced by Ca2+ influx, after depletion of intracellular Ca2+ stores. The CRAC channel blockers, 2-APB (100 ) and gadolinium (Gd3+, 100 ), significantly reduced the contractions induced by Ca2+ influx in aortas incubated with PugNAc. Furthermore, these aortas showed increased STIM1 protein expression, which could result in increased influx of Ca2+ and, in turn, increase vascular contraction. The contraction induced by the release of intracellular Ca2+ stores, stimulated by caffeine (20 mM) and serotonin (10 ), was increased in aortas incubated with PugNAc. The Ca2+-ATPase (SERCA) inhibitor thapsigargin produced similar effects in arteries incubated with PugNAc or vehicle, despite the increased SERCA protein expression in aortas incubated with PugNAc. Since PKC is activated by increases in intracellular Ca2+ and arteries incubated with PugNAc show activation of PKC, we determined whether the activity of proteins that are targets of PKC was increased in PugNAc-treated aortas. Incubation with PugNAc increased the expression of phosphorylated forms of CPI-17, MYPT-1 and MLC. Together, these results suggest that activation of STIM1/Orai1, increased release of intracellular Ca2+ and PKC activation may represent mechanisms that modulate vascular responses upon increased O-GlcNAc proteins.

A O-glicosilação com N-acetil-glucosamina (O-GlcNAc) é uma modificação pós-translacional altamente dinâmica que modula diversas vias de sinalização. O processo de O-GlcNAc é controlado por duas enzimas: a enzima OGT é responsável por catalisar a adição de N-acetil-glucosamina no grupo hidroxila dos resíduos de serina e treonina, enquanto a OGA catalisa a remoção de O-GlcNAc das proteínas modificadas. Proteínas com importante papel na função vascular são alvo de O-GlcNAc e o aumento da expressão de proteínas modificadas por O-GlcNAc promove aumento da reatividade vascular para estímulos contráteis. Um dos mecanismos de extrema importância no controle do tônus vascular está ligado à regulação da concentração de cálcio (Ca2+) intracelular, onde destacamos a participação do sistema STIM1/Orai1. As moléculas de interação estromal (STIM) atuam como sensores dos estoques intracelulares de Ca2+ e as proteínas Orai representam as subunidades que formam os canais de Ca2+ ativados pela liberação de Ca2+ (CRAC). Neste estudo investigamos a hipótese de que o aumento dos níveis vasculares de proteínas glicosiladas aumenta a resposta contrátil em aorta de ratos, por mecanismos relacionados ao controle da concentração intracelular de Ca2+.Em nossos experimentos, utilizamos aortas torácicas de ratos incubadas com PugNAc (inibidor seletivo da OGA, ), por 24h. Utilizando protocolo experimental que permite avaliar contrações induzidas pelo influxo de Ca2+ e liberação de Ca2+ intracelular, demonstramos que a incubação com PugNAc aumentou a resposta contrátil à PE bem como a contração durante o período de influxo de Ca2+, induzida pela reintrodução de solução fisiológica contendo Ca2+ (1,56 mM). O bloqueio dos canais CRAC com 2-APB (100 ) e gadolíneo (Gd3+, 100 ) diminuiu significativamente as contrações induzidas pelo influxo de Ca2+ em aortas incubadas com PugNAc. Além disso, estas aortas apresentaram aumento da expressão protéica de STIM1, o que resultaria em maior influxo de Ca2+. A contração induzida por cafeína (20 mM) e serotonina (10 ), a qual reflete a capacidade funcional do retículo sarcoplasmático (RS) em captar Ca2+, foi maior em aortas incubadas com PugNAc. O papel da Ca2+-ATPase (SERCA) foi avaliado com a utilização de tapsigargina, bloqueador da SERCA. O efeito da tapsigargina foi semelhante em artérias incubadas com PugNAc e veículo, apesar do aumento de expressão proteica da SERCA em aortas incubadas com PugNAc. Como a proteína cinase C (PKC) é ativada por aumentos de Ca2+ intracelular, determinamos se a atividade de proteínas alvo da PKC estavam aumentadas. A incubação com PugNAc aumentou a expressão das formas fosforiladas da CPI-17, MYPT-1 e MLC. Em conjunto, estes resultados sugerem que a ativação de STIM1/Orai1, aumento da liberação de Ca2+ intracelular e ativação da via de sinalização da PKC podem representar mecanismos que modulam as alterações vasculares em resposta ao aumento de proteínas glicosiladas por O-GlcNAc. / Glycosylation with O-linked -N-acetyl-glucosamine (O-GlcNAc) is a highly dynamic post-translational modification. The process of O-GlcNAc is controlled by two enzymes: the OGT enzyme catalyses the addition of N-acetyl-glucosamine to the hydroxyl group of serine and threonine residues of a target protein, while OGA catalyzes the cleavage of O-GlcNAc from post-translationally-modified proteins. Proteins with an important role in vascular function are targets of O-GlcNAc and increased levels of proteins modified by O-GlcNAc increase vascular reactivity to contractile stimuli. The regulation of intracellular calcium (Ca2+) concentration, including the activation of STIM1/Orai1, is key in the control of vascular tone. The stromal interaction molecules (STIM) act as sensors of intracellular Ca2+ stores whereas the Orai proteins represent subunits of the Ca2+ release-activated Ca2+ channels (CRAC). We hypothesized that increased levels of vascular O-GlcNAc proteins augment vascular contractile responses by altering mechanisms that regulate the intracellular Ca2+. Rat thoracic aortas were incubated with PugNAc (OGA selective inhibitor, ) for 24h. Using an experimental protocol that evaluates contractions induced by Ca2+ influx and release, we demonstrated that incubation with PugNAc increases contractile responses to phenylephrine (PE) as well as the contraction induced by Ca2+ influx, after depletion of intracellular Ca2+ stores. The CRAC channel blockers, 2-APB (100 ) and gadolinium (Gd3+, 100 ), significantly reduced the contractions induced by Ca2+ influx in aortas incubated with PugNAc. Furthermore, these aortas showed increased STIM1 protein expression, which could result in increased influx of Ca2+ and, in turn, increase vascular contraction. The contraction induced by the release of intracellular Ca2+ stores, stimulated by caffeine (20 mM) and serotonin (10 ), was increased in aortas incubated with PugNAc. The Ca2+-ATPase (SERCA) inhibitor thapsigargin produced similar effects in arteries incubated with PugNAc or vehicle, despite the increased SERCA protein expression in aortas incubated with PugNAc. Since PKC is activated by increases in intracellular Ca2+ and arteries incubated with PugNAc show activation of PKC, we determined whether the activity of proteins that are targets of PKC was increased in PugNAc-treated aortas. Incubation with PugNAc increased the expression of phosphorylated forms of CPI-17, MYPT-1 and MLC. Together, these results suggest that activation of STIM1/Orai1, increased release of intracellular Ca2+ and PKC activation may represent mechanisms that modulate vascular responses upon increased O-GlcNAc proteins.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The reactivation of a memory results in its destabilization, requiring a process of memory reconsolidation to maintain it. Spermidine is an endogenous aliphatic amine with polycationic structure that modulates N-methyl-D-aspartate (NMDA) receptor activity and improves memory. Recent evidence suggests that systemic administration of spermidine improves the reconsolidation of fear memory. Here we determined whether the calcium-dependent protein kinase (PKC) signaling pathway is involved in the improvement of fear memory reconsolidation induced by intrahippocampal (ih) administration of spermidine in rats. Male Wistar rats were trained in a fear conditioning apparatus using a 0.4 mA footshock as unconditioned stimulus. Twenty-four hours after training, animals were re-exposed to the apparatus in the absence of shock (reactivation session). Immediately after the reactivation session, spermidine (2-200 ρmol/site); the PKC inhibitor, 3-[1- (dimethylaminopropyl)indol-3-yl]-4-(indol-3-yl) maleimide hydrochloride (GF 109203X, 0.3 - 30 ρg/site); the antagonist of the polyamine-binding site at the NMDA receptor, arcaine (0.2 - 200 ρmol/site) or the PKC activator, phorbol 12-myristate 13-acetate (PMA, 0.02 - 2 nmol/site) were injected intra-hipocampally (i.h.). Testing was carried out in the same apparatus, twenty-four hours after reactivation. Freezing scores at testing were considered a measure of memory. While the post-reactivation administration of spermidine (20 and 200 ρmol/site) improved, GF 109203X (1, 10 and 30 ρg/site) impaired memory reconsolidation. GF 109203X (0.3 ρg/site) prevented spermidine (200 ρmol/site)-induced improvement of memory reconsolidation. The post-reactivation administration of arcaine (200 pmol/site) impaired and PMA (2 nmol/site) improved memory reconsolidation. PMA (0.2 nmol/site) prevented arcaine (200 ρmol/site)-induced impairment of memory reconsolidation. The protein synthesis inhibitor anisomycin (2 μg/site) prevented spermidine (200 ρmol/site)-induced improvement of memory reconsolidation. These drugs had no effect on memory if they were administered in the absence of reactivation. These results suggest that the enhancement of memory reconsolidation induced by the administration of spermidine involves PKC activation. / A reativação de uma memória resulta na sua desestabilização, que exigem um processo de reconsolidação de memória para mantê-la. A espermidina é uma amina alifática endógena com estrutura policatiônica que modula a atividade do receptor Nmetil- D-aspartato (NMDA) e melhora a memória. Evidências recentes sugerem que a administração sistêmica de espermidina melhora a reconsolidação da memória de medo. No entanto não se sabe se a administração intra hipocampal de espermidina melhora a reconsolidação da memória e nem se a proteína cinase dependente de cálcio (PKC) e síntese proteica estão envolvidas neste efeito. Portanto, no presente estudo verificou-se o envolvimento da PKC e da síntese proteica na melhora da reconsolidação da memória do medo induzida pela administração intrahipocampal (ih) de espermidina em ratos. Ratos Wistar machos foram treinados na tarefa de medo condicionado contextual utilizando-se choque de 0,4 mA como estímulo incondicionado. Vinte e quatro horas após o treino, os animais foram re-expostos ao aparelho na ausência de choque (sessão reativação). Imediatamente após a sessão de reativação foram administradas, por via ih, espermidina (2-200 ρmol/sítio); o inibidor da PKC, 3- [1- (dimetilaminopropil) indol-3-il] -4- (indol-3-il) maleimida (GF 109203X, 0,3-30 ρg/sítio); o antagonista do sítio de ligação das poliaminas no receptor de NMDA, arcaína (0,2-200 ρmol/sítio) ou o ativador de PKC, 12-miristato 13-acetato de forbol (PMA, 0,02-2 nmol/sítio). Os testes foram realizados no mesmo aparelho, 24 horas após a sessão de reativação. O tempo de imobilidade dos animais durante o teste foi considerado como medida de memória. Enquanto a administração de espermidina (20 e 200 ρmol/sítio) melhorou, GF 109203X (1, 10 e 30 ρg/sítio) prejudicou a reconsolidação da memória. O GF 109203X (0,3 ρg/sítio) preveniu a melhora da reconsolidação da memória induzida por espermidina (200 ρmol/sítio). A administração da arcaína (200 pmol/sítio) prejudicou e PMA (2 nmol/sítio) melhorou a reconsolidação da memória. O PMA (0,2 nmol/sítio) preveniu o prejuízo na reconsolidação da memória induzido por arcaína (200 ρmol/sítio). O inibidor de síntese de proteica, anisomicina (2 ug/sítio) preveniu a melhora da reconsolidação da memória induzida por espermidina (200 ρmol/sítio). Estas drogas não tiveram nenhum efeito sobre a memória quando foram administrados na ausência da sessão de reativação. Estes resultados sugerem que a melhora da reconsolidação da memória induzida pela administração ih de espermidina envolve a síntese proteica e a ativação de PKC.