As deficiências da proteína trifuncional mitocondrial (MTP) e da desidrogenase de acil-CoA de cadeia longa hidroxilada (LCHAD) são defeitos hereditários da β-oxidação de ácidos graxos. Pacientes afetados por essas deficiências apresentam acúmulo de 3-hidroxiácidos de cadeia longa, como os ácidos 3-hidroxidodecanóico (3HDA), 3-hidroxitetradecanóico (3HTA) e 3-hidroxipalmítico (3HPA) em tecidos e líquidos biológicos. A apresentação clínica é caracterizada por encefalopatia com coma, letargia, convulsão, retardo mental e hipotonia, além de disfunção hepática, cardiomiopatia, fraqueza muscular e retinopatia. Considerando que a fisiopatologia dos sintomas neurológicos dessas doenças ainda não está bem estabelecida e que tem sido levantada a hipótese de que os ácidos graxos acumulados nessas doenças possam exercer efeitos tóxicos, o presente trabalho se propôs a investigar os efeitos in vitro dos ácidos 3HDA, 3HTA e 3HPA sobre parâmetros de estresse oxidativo e da homeostase mitocondrial em cérebro de ratos de 30 dias de vida. Inicialmente, observamos que o 3HDA, 3HTA e 3HPA induziram um aumento na peroxidação lipídica evidenciado por um aumento nos níveis de substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBA-RS). Os ácidos 3HTA e 3HPA também causaram dano oxidativo proteico, visto que aumentaram o conteúdo de carbonilas e diminuíram o conteúdo de grupamentos sulfidrila. Além disso, 3HTA e 3HPA diminuíram os níveis de glutationa reduzida (GSH), o principal antioxidante não-enzimático presente no cérebro, sem no entanto, alterar a produção de nitratos e nitritos. O ácido 3HTA apresentou o efeito mais pronunciado nos parâmetros testados e a adição dos antioxidantes e sequestradores de radicais livres trolox e deferoxamina (DFO) foram capazes de prevenir parcialmente o dano oxidativo lipídico, ao passo que DFO preveniu totalmente a redução dos níveis de GSH. Além disso, os ácidos 3HDA, 3HTA e 3HPA aumentaram o estado 4 da respiração mitocondrial e diminuíram os valores do índice de controle respiratório. 3HTA e 3HPA também diminuíram o potencial de membrana e o conteúdo de equivalentes reduzidos de NAD(P)H na matriz mitocondrial, sugerindo um efeito desacoplador da fosforilação oxidativa. Além disso, o 3HTA diminuiu o estado 3 da respiração e a razão ADP/O quando utilizado glutamato/malato como substrato, mas não quando utilizado piruvato/malato ou sucinato como substratos, sugerindo que o transporte de glutamato e/ou sua oxidação possam estar sendo inibidos pela presença deste ácido. Nossos resultados sugerem que os ácidos graxos acumulados na deficiências da LCHAD e MTP induzem estresse oxidativo e comprometem a homeostase mitocondrial, mecanismos que potencialmente podem estar envolvidos no dano neurológico apresentado pelos pacientes afetados por essas deficiências. / Mitochondrial trifunctional protein (MTP) and isolated long-chain 3-hydroxyacyl-CoA dehydrogenase (LCHAD) deficiencies are inborn errors of metabolism of fatty acid oxidation. Affected patients present blood and tissue accumulation of the 3-hydroxy fatty acids, such as 3-hydroxydodecanoic (3HDA), 3-hydroxytetradecanoic (3HTA) and 3-hydroxypalmitic (3HPA) acids. Clinical presentation is characterized by a encephalopathic crises with coma, lethargy, seizures, mental retardation and hypotonia, besides hepatic disfunction, cardiomiopathy and muscle weakness and retinopathy. Considering that the pathophisiology of the neurological damage found in LCHAD/MTP-deficient patients is not yet clear, and it has been proposed that accumulating fatty acids could present toxic effects, the aim of the present work was to investigate the in vitro effects of 3HDA, 3HTA and 3HPA on oxidative stress parameters and on mitochondrial homeostasis in 30-day-old rat brain. It was first verified that 3HDA, 3HTA and 3HPA significantly induced lipid peroxidation, as determined by increased thiobarbituric acid-reactive substances levels. In addition, carbonyl formation was significantly increased by 3HTA and 3HPA, whereas sulfhydryl content was decreased, which indicates that these fatty acids elicit protein oxidative damage. 3HTA and 3HPA also diminished the reduced glutathione (GSH) levels, the main brain non-enzymatic antioxidant defense, without affecting nitrate and nitrite production. Finally, we observed that 3HTA elicited the most pronounced effects on the tested parameters and the addition of antioxidants and free radical scavengers trolox and deferoxamine (DFO) were able to partially prevent lipid oxidative damage, whereas DFO fully prevented the reduction on GSH levels induced by this fatty acid. We also found that 3HDA, 3HTA and 3HPA markedly increased state 4 respiration and diminished the respiratory control ratio. 3HTA and 3HPA also diminished the mitochondrial membrane potential and the matrix NAD(P)H levels, suggesting an uncoupler effect of oxidative fosforilation . In addition, 3HTA decreased state 3 of respiration and ADP/O ratio, when used glutamate/malate as substrates, but not when piruvate/malate or succinate were used as substrates, suggesting that glutamate transport and/or oxidation could be inhibited by this fatty acid. Taken together, these results suggest that the fatty acids accumulating in LCHAD/MTP induce oxidative stress and impair mitochondrial homeostasis, mechanisms that potentially may be involved on the neurological damage found in affected patientes.

Está bem definido que fatores genéticos têm um papel importante no desenvolvimento do diabetes mellitus (DM) tipo 2 e de suas complicações crônicas. Sendo assim, grandes esforços têm sido feitos para identificar os genes associados com estas doenças. A proteína desacopladora 2 (UCP2) é expressa em diversos tecidos e atua na proteção contra o estresse oxidativo e na regulação da secreção de insulina pelas células-beta pancreáticas e do metabolismo dos ácidos graxos, mecanismos associados com o DM tipo 2, bem como com suas complicações crônicas. Dessa forma, o gene UCP2 é um gene candidato ao desenvolvimento destas doenças. Recentemente, nós relatamos que o haplótipo -866A / 55Val / Ins, constituído pelos polimorfismos - 866G/A, Ala55Val e Ins/Del no gene UCP2, foi associado com risco aumentado para retinopatia diabética (RD) proliferativa, a forma mais severa de RD, em pacientes com DM tipo 1 e 2. No presente estudo, nós avaliamos os efeitos deste haplótipo, bem como dos polimorfismos que o constituem, na expressão do gene UCP2 na retina humana. Nós também avaliamos a expressão do gene MnSOD2, o qual codifica uma enzima antioxidante, de acordo com os diferentes haplótipos e polimorfismos estudados no gene UCP2. Este estudo transversal incluiu 188 doadores cadavéricos de córneas, todos nãodiabéticos. Em um subgrupo de 91 amostras de retina diferenciadas de acordo com a presença do haplótipo mutado (-866A / 55Val / Ins) e dos alelos de risco dos três polimorfismos estudados, as concentrações dos RNAm da UCP2 e MnSOD2 foram avaliadas pela técnica de PCR em tempo real. Portadores do haplótipo mutado (homozigotos + heterozigotos) apresentaram uma menor expressão do RNAm da UCP2 do que portadores do haplótipo de referência (8,4 ± 7,6 vs. 18,8 ± 23,7 unidades arbitrárias; p = 0,046). De acordo com este resultado, os níveis do RNAm da UCP2 também foram menores em portadores dos alelos de risco -866A e 55Val quando comparados aos portadores dos outros genótipos destes polimorfismos (p = 0,010 e p = 0,003, respectivamente). A expressão do gene UCP2 não diferiu significativamente entre portadores do alelo de risco Ins e portadores do genótipo Del/Del (p = 0,556). Indivíduos portadores do haplótipo heterozigoto (-866A 55Val Ins / -866G 55Ala Del), bem como heterozigotos para os três polimorfismos estudados, apresentaram uma expressão gênica aumentada de MnSOD2 (p < 0,050). Nossos resultados indicam que a presença do haplótipo mutado -866A / 55Val / Ins está associada com expressão gênica diminuída de UCP2 na retina humana. Possivelmente, os níveis de expressão gênica da MnSOD2 na retina podem influenciar o efeito da UCP2 na patogênese da RD proliferativa. Entretanto, estudos funcionais adicionais serão necessários para confirmar se mudanças na expressão do gene UCP2 também ocasionam mudanças nos níveis de proteína. / It is well established that genetic factors play an important role in the development of type 2 diabetes mellitus (DM) and its chronic complications. Therefore, grate efforts have been made to identify genes associated with these diseases. Uncoupling protein 2 (UCP2) is expressed in several tissues, and acts in the protection against oxidative stress and in the regulation of both insulin secretion by pancreatic beta-cells and fatty acid metabolism, mechanisms associated with type 2 DM pathogenesis as wells as with its chronic complications. So, UCP2 gene is a candidate gene to the development of these diseases. Recently, we reported that the -866A / 55Val / Ins haplotype (constituted by the -866G/A, Ala55Val and Ins/Del polymorphisms in the UCP2 gene) was associated with increased risk for proliferative diabetic retinopathy (DR), which is the most severe form of DR, in both type 1 and type 2 DM patients. In the present study, we evaluated the effects of this haplotype as well as the polymorphisms which constitute it on UCP2 gene expression in human retina. We also evaluated MnSOD2 gene expression, which codifies an antioxidant enzyme, accordingly to different haplotypes and studied polymorphisms in the UCP2 gene. This cross-sectional study included 188 cadaveric cornea donors, all nondiabetic. In a subset of 91 retinal samples differentiated according to the presence of the mutated haplotype (-866A / 55Val / Ins) and risk alleles of the three studied polymorphisms, UCP2 and MnSOD2 mRNA concentrations were measured by real-time PCR technique. Mutated haplotype carriers (homozygous + heterozygous) presented a lower UCP2 mRNA expression than reference haplotype carriers (8.4 ± 7.6 vs. 18.8 ± 23.7 arbitrary units; P = 0.046). Accordingly, UCP2 mRNA levels were also lower in -866A and 55Val allele carriers when compared with carriers of other genotypes of these polymorphisms (P = 0.010 and P = 0.003, respectively). UCP2 gene expression did not differ between Ins allele carriers and Del/Del carries (P = 0.556). Subjects carrying the heterozygous haplotype (-866A 55Val Ins / -866G 55Ala Del) as well as heterozygous for the three studied polymorphisms showed increased MnSOD2 gene expression (P < 0.050). Our results indicate that the presence of the -866A / 55Val / Ins haplotype is associated with decreased UCP2 mRNA expression in human retina. Possibly, MnSOD2 expression levels in retina might influence the UCP2 effect on the pathogenesis of proliferative DR. However, further functional studies will be necessary to confirm if changes on UCP2 gene expression also generate changes on protein levels.

As deficiências da proteína trifuncional mitocondrial (MTP) e da desidrogenase de acil-CoA de cadeia longa hidroxilada (LCHAD) são defeitos hereditários da β-oxidação de ácidos graxos. Pacientes afetados por essas deficiências apresentam acúmulo de 3-hidroxiácidos de cadeia longa, como os ácidos 3-hidroxidodecanóico (3HDA), 3-hidroxitetradecanóico (3HTA) e 3-hidroxipalmítico (3HPA) em tecidos e líquidos biológicos. A apresentação clínica é caracterizada por encefalopatia com coma, letargia, convulsão, retardo mental e hipotonia, além de disfunção hepática, cardiomiopatia, fraqueza muscular e retinopatia. Considerando que a fisiopatologia dos sintomas neurológicos dessas doenças ainda não está bem estabelecida e que tem sido levantada a hipótese de que os ácidos graxos acumulados nessas doenças possam exercer efeitos tóxicos, o presente trabalho se propôs a investigar os efeitos in vitro dos ácidos 3HDA, 3HTA e 3HPA sobre parâmetros de estresse oxidativo e da homeostase mitocondrial em cérebro de ratos de 30 dias de vida. Inicialmente, observamos que o 3HDA, 3HTA e 3HPA induziram um aumento na peroxidação lipídica evidenciado por um aumento nos níveis de substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBA-RS). Os ácidos 3HTA e 3HPA também causaram dano oxidativo proteico, visto que aumentaram o conteúdo de carbonilas e diminuíram o conteúdo de grupamentos sulfidrila. Além disso, 3HTA e 3HPA diminuíram os níveis de glutationa reduzida (GSH), o principal antioxidante não-enzimático presente no cérebro, sem no entanto, alterar a produção de nitratos e nitritos. O ácido 3HTA apresentou o efeito mais pronunciado nos parâmetros testados e a adição dos antioxidantes e sequestradores de radicais livres trolox e deferoxamina (DFO) foram capazes de prevenir parcialmente o dano oxidativo lipídico, ao passo que DFO preveniu totalmente a redução dos níveis de GSH. Além disso, os ácidos 3HDA, 3HTA e 3HPA aumentaram o estado 4 da respiração mitocondrial e diminuíram os valores do índice de controle respiratório. 3HTA e 3HPA também diminuíram o potencial de membrana e o conteúdo de equivalentes reduzidos de NAD(P)H na matriz mitocondrial, sugerindo um efeito desacoplador da fosforilação oxidativa. Além disso, o 3HTA diminuiu o estado 3 da respiração e a razão ADP/O quando utilizado glutamato/malato como substrato, mas não quando utilizado piruvato/malato ou sucinato como substratos, sugerindo que o transporte de glutamato e/ou sua oxidação possam estar sendo inibidos pela presença deste ácido. Nossos resultados sugerem que os ácidos graxos acumulados na deficiências da LCHAD e MTP induzem estresse oxidativo e comprometem a homeostase mitocondrial, mecanismos que potencialmente podem estar envolvidos no dano neurológico apresentado pelos pacientes afetados por essas deficiências. / Mitochondrial trifunctional protein (MTP) and isolated long-chain 3-hydroxyacyl-CoA dehydrogenase (LCHAD) deficiencies are inborn errors of metabolism of fatty acid oxidation. Affected patients present blood and tissue accumulation of the 3-hydroxy fatty acids, such as 3-hydroxydodecanoic (3HDA), 3-hydroxytetradecanoic (3HTA) and 3-hydroxypalmitic (3HPA) acids. Clinical presentation is characterized by a encephalopathic crises with coma, lethargy, seizures, mental retardation and hypotonia, besides hepatic disfunction, cardiomiopathy and muscle weakness and retinopathy. Considering that the pathophisiology of the neurological damage found in LCHAD/MTP-deficient patients is not yet clear, and it has been proposed that accumulating fatty acids could present toxic effects, the aim of the present work was to investigate the in vitro effects of 3HDA, 3HTA and 3HPA on oxidative stress parameters and on mitochondrial homeostasis in 30-day-old rat brain. It was first verified that 3HDA, 3HTA and 3HPA significantly induced lipid peroxidation, as determined by increased thiobarbituric acid-reactive substances levels. In addition, carbonyl formation was significantly increased by 3HTA and 3HPA, whereas sulfhydryl content was decreased, which indicates that these fatty acids elicit protein oxidative damage. 3HTA and 3HPA also diminished the reduced glutathione (GSH) levels, the main brain non-enzymatic antioxidant defense, without affecting nitrate and nitrite production. Finally, we observed that 3HTA elicited the most pronounced effects on the tested parameters and the addition of antioxidants and free radical scavengers trolox and deferoxamine (DFO) were able to partially prevent lipid oxidative damage, whereas DFO fully prevented the reduction on GSH levels induced by this fatty acid. We also found that 3HDA, 3HTA and 3HPA markedly increased state 4 respiration and diminished the respiratory control ratio. 3HTA and 3HPA also diminished the mitochondrial membrane potential and the matrix NAD(P)H levels, suggesting an uncoupler effect of oxidative fosforilation . In addition, 3HTA decreased state 3 of respiration and ADP/O ratio, when used glutamate/malate as substrates, but not when piruvate/malate or succinate were used as substrates, suggesting that glutamate transport and/or oxidation could be inhibited by this fatty acid. Taken together, these results suggest that the fatty acids accumulating in LCHAD/MTP induce oxidative stress and impair mitochondrial homeostasis, mechanisms that potentially may be involved on the neurological damage found in affected patientes.

As deficiências da proteína trifuncional mitocondrial (MTP) e da desidrogenase de acil-CoA de cadeia longa hidroxilada (LCHAD) são defeitos hereditários da β-oxidação de ácidos graxos. Pacientes afetados por essas deficiências apresentam acúmulo de 3-hidroxiácidos de cadeia longa, como os ácidos 3-hidroxidodecanóico (3HDA), 3-hidroxitetradecanóico (3HTA) e 3-hidroxipalmítico (3HPA) em tecidos e líquidos biológicos. A apresentação clínica é caracterizada por encefalopatia com coma, letargia, convulsão, retardo mental e hipotonia, além de disfunção hepática, cardiomiopatia, fraqueza muscular e retinopatia. Considerando que a fisiopatologia dos sintomas neurológicos dessas doenças ainda não está bem estabelecida e que tem sido levantada a hipótese de que os ácidos graxos acumulados nessas doenças possam exercer efeitos tóxicos, o presente trabalho se propôs a investigar os efeitos in vitro dos ácidos 3HDA, 3HTA e 3HPA sobre parâmetros de estresse oxidativo e da homeostase mitocondrial em cérebro de ratos de 30 dias de vida. Inicialmente, observamos que o 3HDA, 3HTA e 3HPA induziram um aumento na peroxidação lipídica evidenciado por um aumento nos níveis de substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBA-RS). Os ácidos 3HTA e 3HPA também causaram dano oxidativo proteico, visto que aumentaram o conteúdo de carbonilas e diminuíram o conteúdo de grupamentos sulfidrila. Além disso, 3HTA e 3HPA diminuíram os níveis de glutationa reduzida (GSH), o principal antioxidante não-enzimático presente no cérebro, sem no entanto, alterar a produção de nitratos e nitritos. O ácido 3HTA apresentou o efeito mais pronunciado nos parâmetros testados e a adição dos antioxidantes e sequestradores de radicais livres trolox e deferoxamina (DFO) foram capazes de prevenir parcialmente o dano oxidativo lipídico, ao passo que DFO preveniu totalmente a redução dos níveis de GSH. Além disso, os ácidos 3HDA, 3HTA e 3HPA aumentaram o estado 4 da respiração mitocondrial e diminuíram os valores do índice de controle respiratório. 3HTA e 3HPA também diminuíram o potencial de membrana e o conteúdo de equivalentes reduzidos de NAD(P)H na matriz mitocondrial, sugerindo um efeito desacoplador da fosforilação oxidativa. Além disso, o 3HTA diminuiu o estado 3 da respiração e a razão ADP/O quando utilizado glutamato/malato como substrato, mas não quando utilizado piruvato/malato ou sucinato como substratos, sugerindo que o transporte de glutamato e/ou sua oxidação possam estar sendo inibidos pela presença deste ácido. Nossos resultados sugerem que os ácidos graxos acumulados na deficiências da LCHAD e MTP induzem estresse oxidativo e comprometem a homeostase mitocondrial, mecanismos que potencialmente podem estar envolvidos no dano neurológico apresentado pelos pacientes afetados por essas deficiências. / Mitochondrial trifunctional protein (MTP) and isolated long-chain 3-hydroxyacyl-CoA dehydrogenase (LCHAD) deficiencies are inborn errors of metabolism of fatty acid oxidation. Affected patients present blood and tissue accumulation of the 3-hydroxy fatty acids, such as 3-hydroxydodecanoic (3HDA), 3-hydroxytetradecanoic (3HTA) and 3-hydroxypalmitic (3HPA) acids. Clinical presentation is characterized by a encephalopathic crises with coma, lethargy, seizures, mental retardation and hypotonia, besides hepatic disfunction, cardiomiopathy and muscle weakness and retinopathy. Considering that the pathophisiology of the neurological damage found in LCHAD/MTP-deficient patients is not yet clear, and it has been proposed that accumulating fatty acids could present toxic effects, the aim of the present work was to investigate the in vitro effects of 3HDA, 3HTA and 3HPA on oxidative stress parameters and on mitochondrial homeostasis in 30-day-old rat brain. It was first verified that 3HDA, 3HTA and 3HPA significantly induced lipid peroxidation, as determined by increased thiobarbituric acid-reactive substances levels. In addition, carbonyl formation was significantly increased by 3HTA and 3HPA, whereas sulfhydryl content was decreased, which indicates that these fatty acids elicit protein oxidative damage. 3HTA and 3HPA also diminished the reduced glutathione (GSH) levels, the main brain non-enzymatic antioxidant defense, without affecting nitrate and nitrite production. Finally, we observed that 3HTA elicited the most pronounced effects on the tested parameters and the addition of antioxidants and free radical scavengers trolox and deferoxamine (DFO) were able to partially prevent lipid oxidative damage, whereas DFO fully prevented the reduction on GSH levels induced by this fatty acid. We also found that 3HDA, 3HTA and 3HPA markedly increased state 4 respiration and diminished the respiratory control ratio. 3HTA and 3HPA also diminished the mitochondrial membrane potential and the matrix NAD(P)H levels, suggesting an uncoupler effect of oxidative fosforilation . In addition, 3HTA decreased state 3 of respiration and ADP/O ratio, when used glutamate/malate as substrates, but not when piruvate/malate or succinate were used as substrates, suggesting that glutamate transport and/or oxidation could be inhibited by this fatty acid. Taken together, these results suggest that the fatty acids accumulating in LCHAD/MTP induce oxidative stress and impair mitochondrial homeostasis, mechanisms that potentially may be involved on the neurological damage found in affected patientes.

Está bem definido que fatores genéticos têm um papel importante no desenvolvimento do diabetes mellitus (DM) tipo 2 e de suas complicações crônicas. Sendo assim, grandes esforços têm sido feitos para identificar os genes associados com estas doenças. A proteína desacopladora 2 (UCP2) é expressa em diversos tecidos e atua na proteção contra o estresse oxidativo e na regulação da secreção de insulina pelas células-beta pancreáticas e do metabolismo dos ácidos graxos, mecanismos associados com o DM tipo 2, bem como com suas complicações crônicas. Dessa forma, o gene UCP2 é um gene candidato ao desenvolvimento destas doenças. Recentemente, nós relatamos que o haplótipo -866A / 55Val / Ins, constituído pelos polimorfismos - 866G/A, Ala55Val e Ins/Del no gene UCP2, foi associado com risco aumentado para retinopatia diabética (RD) proliferativa, a forma mais severa de RD, em pacientes com DM tipo 1 e 2. No presente estudo, nós avaliamos os efeitos deste haplótipo, bem como dos polimorfismos que o constituem, na expressão do gene UCP2 na retina humana. Nós também avaliamos a expressão do gene MnSOD2, o qual codifica uma enzima antioxidante, de acordo com os diferentes haplótipos e polimorfismos estudados no gene UCP2. Este estudo transversal incluiu 188 doadores cadavéricos de córneas, todos nãodiabéticos. Em um subgrupo de 91 amostras de retina diferenciadas de acordo com a presença do haplótipo mutado (-866A / 55Val / Ins) e dos alelos de risco dos três polimorfismos estudados, as concentrações dos RNAm da UCP2 e MnSOD2 foram avaliadas pela técnica de PCR em tempo real. Portadores do haplótipo mutado (homozigotos + heterozigotos) apresentaram uma menor expressão do RNAm da UCP2 do que portadores do haplótipo de referência (8,4 ± 7,6 vs. 18,8 ± 23,7 unidades arbitrárias; p = 0,046). De acordo com este resultado, os níveis do RNAm da UCP2 também foram menores em portadores dos alelos de risco -866A e 55Val quando comparados aos portadores dos outros genótipos destes polimorfismos (p = 0,010 e p = 0,003, respectivamente). A expressão do gene UCP2 não diferiu significativamente entre portadores do alelo de risco Ins e portadores do genótipo Del/Del (p = 0,556). Indivíduos portadores do haplótipo heterozigoto (-866A 55Val Ins / -866G 55Ala Del), bem como heterozigotos para os três polimorfismos estudados, apresentaram uma expressão gênica aumentada de MnSOD2 (p < 0,050). Nossos resultados indicam que a presença do haplótipo mutado -866A / 55Val / Ins está associada com expressão gênica diminuída de UCP2 na retina humana. Possivelmente, os níveis de expressão gênica da MnSOD2 na retina podem influenciar o efeito da UCP2 na patogênese da RD proliferativa. Entretanto, estudos funcionais adicionais serão necessários para confirmar se mudanças na expressão do gene UCP2 também ocasionam mudanças nos níveis de proteína. / It is well established that genetic factors play an important role in the development of type 2 diabetes mellitus (DM) and its chronic complications. Therefore, grate efforts have been made to identify genes associated with these diseases. Uncoupling protein 2 (UCP2) is expressed in several tissues, and acts in the protection against oxidative stress and in the regulation of both insulin secretion by pancreatic beta-cells and fatty acid metabolism, mechanisms associated with type 2 DM pathogenesis as wells as with its chronic complications. So, UCP2 gene is a candidate gene to the development of these diseases. Recently, we reported that the -866A / 55Val / Ins haplotype (constituted by the -866G/A, Ala55Val and Ins/Del polymorphisms in the UCP2 gene) was associated with increased risk for proliferative diabetic retinopathy (DR), which is the most severe form of DR, in both type 1 and type 2 DM patients. In the present study, we evaluated the effects of this haplotype as well as the polymorphisms which constitute it on UCP2 gene expression in human retina. We also evaluated MnSOD2 gene expression, which codifies an antioxidant enzyme, accordingly to different haplotypes and studied polymorphisms in the UCP2 gene. This cross-sectional study included 188 cadaveric cornea donors, all nondiabetic. In a subset of 91 retinal samples differentiated according to the presence of the mutated haplotype (-866A / 55Val / Ins) and risk alleles of the three studied polymorphisms, UCP2 and MnSOD2 mRNA concentrations were measured by real-time PCR technique. Mutated haplotype carriers (homozygous + heterozygous) presented a lower UCP2 mRNA expression than reference haplotype carriers (8.4 ± 7.6 vs. 18.8 ± 23.7 arbitrary units; P = 0.046). Accordingly, UCP2 mRNA levels were also lower in -866A and 55Val allele carriers when compared with carriers of other genotypes of these polymorphisms (P = 0.010 and P = 0.003, respectively). UCP2 gene expression did not differ between Ins allele carriers and Del/Del carries (P = 0.556). Subjects carrying the heterozygous haplotype (-866A 55Val Ins / -866G 55Ala Del) as well as heterozygous for the three studied polymorphisms showed increased MnSOD2 gene expression (P < 0.050). Our results indicate that the presence of the -866A / 55Val / Ins haplotype is associated with decreased UCP2 mRNA expression in human retina. Possibly, MnSOD2 expression levels in retina might influence the UCP2 effect on the pathogenesis of proliferative DR. However, further functional studies will be necessary to confirm if changes on UCP2 gene expression also generate changes on protein levels.

Está bem definido que fatores genéticos têm um papel importante no desenvolvimento do diabetes mellitus (DM) tipo 2 e de suas complicações crônicas. Sendo assim, grandes esforços têm sido feitos para identificar os genes associados com estas doenças. A proteína desacopladora 2 (UCP2) é expressa em diversos tecidos e atua na proteção contra o estresse oxidativo e na regulação da secreção de insulina pelas células-beta pancreáticas e do metabolismo dos ácidos graxos, mecanismos associados com o DM tipo 2, bem como com suas complicações crônicas. Dessa forma, o gene UCP2 é um gene candidato ao desenvolvimento destas doenças. Recentemente, nós relatamos que o haplótipo -866A / 55Val / Ins, constituído pelos polimorfismos - 866G/A, Ala55Val e Ins/Del no gene UCP2, foi associado com risco aumentado para retinopatia diabética (RD) proliferativa, a forma mais severa de RD, em pacientes com DM tipo 1 e 2. No presente estudo, nós avaliamos os efeitos deste haplótipo, bem como dos polimorfismos que o constituem, na expressão do gene UCP2 na retina humana. Nós também avaliamos a expressão do gene MnSOD2, o qual codifica uma enzima antioxidante, de acordo com os diferentes haplótipos e polimorfismos estudados no gene UCP2. Este estudo transversal incluiu 188 doadores cadavéricos de córneas, todos nãodiabéticos. Em um subgrupo de 91 amostras de retina diferenciadas de acordo com a presença do haplótipo mutado (-866A / 55Val / Ins) e dos alelos de risco dos três polimorfismos estudados, as concentrações dos RNAm da UCP2 e MnSOD2 foram avaliadas pela técnica de PCR em tempo real. Portadores do haplótipo mutado (homozigotos + heterozigotos) apresentaram uma menor expressão do RNAm da UCP2 do que portadores do haplótipo de referência (8,4 ± 7,6 vs. 18,8 ± 23,7 unidades arbitrárias; p = 0,046). De acordo com este resultado, os níveis do RNAm da UCP2 também foram menores em portadores dos alelos de risco -866A e 55Val quando comparados aos portadores dos outros genótipos destes polimorfismos (p = 0,010 e p = 0,003, respectivamente). A expressão do gene UCP2 não diferiu significativamente entre portadores do alelo de risco Ins e portadores do genótipo Del/Del (p = 0,556). Indivíduos portadores do haplótipo heterozigoto (-866A 55Val Ins / -866G 55Ala Del), bem como heterozigotos para os três polimorfismos estudados, apresentaram uma expressão gênica aumentada de MnSOD2 (p < 0,050). Nossos resultados indicam que a presença do haplótipo mutado -866A / 55Val / Ins está associada com expressão gênica diminuída de UCP2 na retina humana. Possivelmente, os níveis de expressão gênica da MnSOD2 na retina podem influenciar o efeito da UCP2 na patogênese da RD proliferativa. Entretanto, estudos funcionais adicionais serão necessários para confirmar se mudanças na expressão do gene UCP2 também ocasionam mudanças nos níveis de proteína. / It is well established that genetic factors play an important role in the development of type 2 diabetes mellitus (DM) and its chronic complications. Therefore, grate efforts have been made to identify genes associated with these diseases. Uncoupling protein 2 (UCP2) is expressed in several tissues, and acts in the protection against oxidative stress and in the regulation of both insulin secretion by pancreatic beta-cells and fatty acid metabolism, mechanisms associated with type 2 DM pathogenesis as wells as with its chronic complications. So, UCP2 gene is a candidate gene to the development of these diseases. Recently, we reported that the -866A / 55Val / Ins haplotype (constituted by the -866G/A, Ala55Val and Ins/Del polymorphisms in the UCP2 gene) was associated with increased risk for proliferative diabetic retinopathy (DR), which is the most severe form of DR, in both type 1 and type 2 DM patients. In the present study, we evaluated the effects of this haplotype as well as the polymorphisms which constitute it on UCP2 gene expression in human retina. We also evaluated MnSOD2 gene expression, which codifies an antioxidant enzyme, accordingly to different haplotypes and studied polymorphisms in the UCP2 gene. This cross-sectional study included 188 cadaveric cornea donors, all nondiabetic. In a subset of 91 retinal samples differentiated according to the presence of the mutated haplotype (-866A / 55Val / Ins) and risk alleles of the three studied polymorphisms, UCP2 and MnSOD2 mRNA concentrations were measured by real-time PCR technique. Mutated haplotype carriers (homozygous + heterozygous) presented a lower UCP2 mRNA expression than reference haplotype carriers (8.4 ± 7.6 vs. 18.8 ± 23.7 arbitrary units; P = 0.046). Accordingly, UCP2 mRNA levels were also lower in -866A and 55Val allele carriers when compared with carriers of other genotypes of these polymorphisms (P = 0.010 and P = 0.003, respectively). UCP2 gene expression did not differ between Ins allele carriers and Del/Del carries (P = 0.556). Subjects carrying the heterozygous haplotype (-866A 55Val Ins / -866G 55Ala Del) as well as heterozygous for the three studied polymorphisms showed increased MnSOD2 gene expression (P < 0.050). Our results indicate that the presence of the -866A / 55Val / Ins haplotype is associated with decreased UCP2 mRNA expression in human retina. Possibly, MnSOD2 expression levels in retina might influence the UCP2 effect on the pathogenesis of proliferative DR. However, further functional studies will be necessary to confirm if changes on UCP2 gene expression also generate changes on protein levels.

A cocaína é considerada a principal droga de abuso utilizada na América do Sul, sendo que o crack é a via de administração que mais cresceu nos últimos anos. Cabe salientar que o usuário do crack sofre ação tanto da cocaína quanto das substâncias advindas da sua pirólise, dentre elas a metilecgonidina (AEME). Trabalho publicado pelo nosso grupo demonstrou que a AEME é mais neurotóxica que a cocaína em cultura primária de hipocampo. Além disso, dados da literatura têm mostrado uma possível ação da AEME em receptores colinérgicos muscarínicos no sistema nervoso periférico. Na tentativa de elucidar se essa ação ocorre no sistema nervoso central, a AEME foi incubada na presença e na ausência de atropina, um antagonista de receptores colinérgicos muscarínicos. Nossos resultados em cultura primária de hipocampo mostraram que a atropina foi capaz de prevenir os efeitos neurotóxicos causados pela AEME, sugerindo uma afinidade aos receptores colinérgicos muscarínicos. Contudo, o mesmo efeito não foi observado após a incubação com a cocaína e a associação (AEME 1 mM /cocaína 2 mM). Pode-se pressupor que a AEME age preferencialmente em receptores colinérgicos muscarínicos subtipos M1, M3 e M5, uma vez que houve a formação de IP3 e aumento de cálcio intracelular, sendo esse último observado também nos grupos incubados com cocaína e associação (AEME 1 mM /cocaína 2 mM). Com a finalidade de verificar se a apoptose era uma das vias de morte neuronal, foi avaliada a expressão das proteínas mitoncondriais (Bax e Bcl-2), a atividade da caspase-3 e a análise da fragmentação do DNA, bem como a integridade da membrana celular. Foi observado que a AEME aumentou a razão das proteínas mitocondriais Bax/Bcl-2, a atividade da caspase-3 e o DNA fragmentado, bem como a perda da integridade da membrana. A cocaína aumentou a atividade da caspase 3, a fragmentação do DNA e a perda da integridade da membrana celular, mas não alterou a razão da expressão das proteínas mitocondriais Bax/Bcl-2. Apesar de apresentar uma diminuição da atividade da caspase-3, a associação (AEME 1 mM /cocaína 2 mM) apresentou um aumento do DNA fragmentado e do rompimento da membrana, bem como um aumento da razão Bax/Bcl-2. Estes dados sugerem que estas substâncias estimulam vias de morte neuronal tanto de apoptose quanto de necrose. Mais ainda, nas vias estudas neste trabalho, parece que a associação (AEME 1 mM /cocaína 2 mM) desencadeia os efeitos neurotóxicos mais rápido, estimulando, possivelmente, vias diferentes das encontradas com as substâncias isoladamente. / Cocaine is the main illicit drug used in South America, and the crack cocaine is the administration route that grown more than any other route in the last years. The user of crack cocaine suffers the action of both cocaine and its pyrolysis products, which methylecgonidine (AEME) is the main compound. Published work by our group demonstrated that AEME is more neurotoxic than cocaine in rat primary hippocampal cell culture. Moreover, published data have shown a possible muscarinic cholinergic action of AEME in the peripheral nervous system. To verify if this action occurs in the central nervous system, AEME was incubated in the presence and absence of atropine, a muscarinic cholinergic receptor antagonist. Our results in rat primary hippocampal cell culture showed that atropine was able to prevent AEME-induced neurotoxic effects, suggesting its affinity for muscarinic cholinergic receptors. However, this effect was not observed after incubation with cocaine and association (AEME 1 mM /cocaine 2 mM). It is suggestive that AEME acts, with preference, on subtypes M1, M3 and M5 muscarinic cholinergic receptors, once there was the formation of IP3 and the increase of intracellular calcium. It is important to mention that the intracellular calcium was also increased in both cocaine and association (AEME 1 mM /cocaine 2 mM) groups. In order to know whether apoptosis was a neuronal death pathway, it was evaluated the expression of mitochondrial proteins (Bax and Bcl-2), the capase-3 activity and the DNA fragmentation, as well as the loss of membrane integrity. It was observed that AEME increased the ratio of mitochondrial proteins Bax/Bcl-2, the activity of caspase-3, the fragmentation of DNA and the loss of membrane integrity. Cocaine increased the activity of caspase-3, the DNA fragmentation and the loss of cell membrane integrity, but did not affect the ratio expression of mitochondrial proteins Bax/Bcl-2. Although it was observed a decrease in caspase-3 activity, the association (AEME 1 mM / cocaine 2 mM) showed an increase in the DNA fragmentation and the cell membrane disruption, as well as an increase in Bax/Bcl-2 ratio. These data suggest that these substances stimulate neuronal death pathways of both apoptosis and necrosis. Moreover, in the pathways studied in this work, it seems that the association (AEME 1 mM /cocaine 2 mM) has the fastest neurotoxic effects, stimulating, possibly, different neuronal death pathways when compared to substances isolated.

A cocaína é considerada a principal droga de abuso utilizada na América do Sul, sendo que o crack é a via de administração que mais cresceu nos últimos anos. Cabe salientar que o usuário do crack sofre ação tanto da cocaína quanto das substâncias advindas da sua pirólise, dentre elas a metilecgonidina (AEME). Trabalho publicado pelo nosso grupo demonstrou que a AEME é mais neurotóxica que a cocaína em cultura primária de hipocampo. Além disso, dados da literatura têm mostrado uma possível ação da AEME em receptores colinérgicos muscarínicos no sistema nervoso periférico. Na tentativa de elucidar se essa ação ocorre no sistema nervoso central, a AEME foi incubada na presença e na ausência de atropina, um antagonista de receptores colinérgicos muscarínicos. Nossos resultados em cultura primária de hipocampo mostraram que a atropina foi capaz de prevenir os efeitos neurotóxicos causados pela AEME, sugerindo uma afinidade aos receptores colinérgicos muscarínicos. Contudo, o mesmo efeito não foi observado após a incubação com a cocaína e a associação (AEME 1 mM /cocaína 2 mM). Pode-se pressupor que a AEME age preferencialmente em receptores colinérgicos muscarínicos subtipos M1, M3 e M5, uma vez que houve a formação de IP3 e aumento de cálcio intracelular, sendo esse último observado também nos grupos incubados com cocaína e associação (AEME 1 mM /cocaína 2 mM). Com a finalidade de verificar se a apoptose era uma das vias de morte neuronal, foi avaliada a expressão das proteínas mitoncondriais (Bax e Bcl-2), a atividade da caspase-3 e a análise da fragmentação do DNA, bem como a integridade da membrana celular. Foi observado que a AEME aumentou a razão das proteínas mitocondriais Bax/Bcl-2, a atividade da caspase-3 e o DNA fragmentado, bem como a perda da integridade da membrana. A cocaína aumentou a atividade da caspase 3, a fragmentação do DNA e a perda da integridade da membrana celular, mas não alterou a razão da expressão das proteínas mitocondriais Bax/Bcl-2. Apesar de apresentar uma diminuição da atividade da caspase-3, a associação (AEME 1 mM /cocaína 2 mM) apresentou um aumento do DNA fragmentado e do rompimento da membrana, bem como um aumento da razão Bax/Bcl-2. Estes dados sugerem que estas substâncias estimulam vias de morte neuronal tanto de apoptose quanto de necrose. Mais ainda, nas vias estudas neste trabalho, parece que a associação (AEME 1 mM /cocaína 2 mM) desencadeia os efeitos neurotóxicos mais rápido, estimulando, possivelmente, vias diferentes das encontradas com as substâncias isoladamente. / Cocaine is the main illicit drug used in South America, and the crack cocaine is the administration route that grown more than any other route in the last years. The user of crack cocaine suffers the action of both cocaine and its pyrolysis products, which methylecgonidine (AEME) is the main compound. Published work by our group demonstrated that AEME is more neurotoxic than cocaine in rat primary hippocampal cell culture. Moreover, published data have shown a possible muscarinic cholinergic action of AEME in the peripheral nervous system. To verify if this action occurs in the central nervous system, AEME was incubated in the presence and absence of atropine, a muscarinic cholinergic receptor antagonist. Our results in rat primary hippocampal cell culture showed that atropine was able to prevent AEME-induced neurotoxic effects, suggesting its affinity for muscarinic cholinergic receptors. However, this effect was not observed after incubation with cocaine and association (AEME 1 mM /cocaine 2 mM). It is suggestive that AEME acts, with preference, on subtypes M1, M3 and M5 muscarinic cholinergic receptors, once there was the formation of IP3 and the increase of intracellular calcium. It is important to mention that the intracellular calcium was also increased in both cocaine and association (AEME 1 mM /cocaine 2 mM) groups. In order to know whether apoptosis was a neuronal death pathway, it was evaluated the expression of mitochondrial proteins (Bax and Bcl-2), the capase-3 activity and the DNA fragmentation, as well as the loss of membrane integrity. It was observed that AEME increased the ratio of mitochondrial proteins Bax/Bcl-2, the activity of caspase-3, the fragmentation of DNA and the loss of membrane integrity. Cocaine increased the activity of caspase-3, the DNA fragmentation and the loss of cell membrane integrity, but did not affect the ratio expression of mitochondrial proteins Bax/Bcl-2. Although it was observed a decrease in caspase-3 activity, the association (AEME 1 mM / cocaine 2 mM) showed an increase in the DNA fragmentation and the cell membrane disruption, as well as an increase in Bax/Bcl-2 ratio. These data suggest that these substances stimulate neuronal death pathways of both apoptosis and necrosis. Moreover, in the pathways studied in this work, it seems that the association (AEME 1 mM /cocaine 2 mM) has the fastest neurotoxic effects, stimulating, possibly, different neuronal death pathways when compared to substances isolated.