Produtos de glicação avançada (AGE) prejudicam o metabolismo de lipoproteínas e o transporte reverso de colesterol, o que contribui para a aterosclerose no diabete melito (DM). Em particular, a albumina modificada por AGE (albumina-AGE) reduz a remoção de colesterol por diminuir o conteúdo do receptor ABCA-1 em macrófagos. Isto se vincula ao insulto oxidativo e inflamatório, os quais são indutores do estresse do retículo endoplasmático (RE). O objetivo do presente estudo foi avaliar, em macrófagos, os efeitos do tratamento com albumina-AGE sobre o estresse do RE e suas vias adaptativas (UPR), relacionando-os com o prejuízo na expressão do ABCA-1 e efluxo de colesterol celular. Albumina-AGE foi produzida pela incubação de albumina isenta em ácidos graxos com glicolaldeído 10 mM e, albumina controle (albumina-C) com PBS apenas. Albumina foi isolada do soro de pacientes portadores de DM com controle glicêmico inadequado (albumina-DM) ou indivíduos controles (albumina não- DM) por cromatografia para separação rápida de proteínas seguida por purificação alcoólica. Macrófagos de peritônio de camundongos ou macrófagos da linhagem J774 foram tratados com os diferentes tipos de albumina na presença ou ausência de ácido fenil butírico (PBA; chaperona química que alivia o estresse do RE) ou MG-132 (inibidor do sistema proteasomal) por diferentes intervalos de tempo. A expressão de marcadores do estresse do RE, UPR, proteína dissulfeto isomerase (PDI), calreticulina e ubiquitina foi determinada por imunoblot e o conteúdo de ABCA-1, por citometria de fluxo e imunocitoquímica. O efluxo de 14Ccolesterol foi avaliado, utilizando-se apoA-I como aceptora de colesterol. A albumina-AGE induziu aumento tempo-dependente na expressão das chaperonas marcadoras do estresse do RE - Gr78 e Grp94 - e de proteínas da UPR (ATF6 e eIF2-P) em comparação à albumina-C. O conteúdo de ABCA-1 e o efluxo de colesterol foram reduzidos em, respectivamente, 33% e 47% e ambos foram restaurados pelo tratamento com PBA, o qual também reduziu o estresse do RE. A associação entre estresse de RE e redução de ABCA-1 foi confirmada pelo uso da tunicamicina (indutor clássico de estresse do RE), que diminuiu em 61% o conteúdo de ABCA-1, prejudicando em 82% o efluxo de colesterol. A albumina-AGE aumentou o conteúdo total de ubiquitina. A inibição do sistema proteasomal não foi capaz de restaurar o conteúdo de ABCA-1 em células tratadas com albumina-AGE. Em macrófagos expostos à albumina-DM evidenciou-se maior expressão da PDI e calreticulina, com tendência à maior expressão da Grp94. A albumina-AGE (produzida in vitro ou isolada de portadores de DM) induz estresse de RE, o qual se vincula à redução no conteúdo de ABCA-1 e efluxo de colesterol. Estes eventos podem contribuir para a aterosclerose no DM. Chaperonas químicas, que aliviam o estresse do RE, podem ser ferramentas úteis na prevenção e tratamento da aterosclerose / Advanced glycation end products (AGE) disturb lipoprotein metabolism and reverse cholesterol transport, contributing to atherosclerosis in diabetes mellitus (DM). Particularly, advanced glycated albumin (AGE-albumin) reduces cell cholesterol removal by impairing the expression of ABCA-1 in macrophages. This is ascribed to the oxidative and inflammatory stress, conditions that elicit endoplasmic reticulum (ER) stress. In this study it was investigated the effect of AGE-albumin on ER stress and adaptative pathways (UPR) development in macrophages, and its relationship to the reduction in ABCA-1 expression and cholesterol efflux. AGE-albumin was prepared by incubating fatty acid free albumin with 10 mM glycolaldehyde and control albumin (C-albumin) with PBS only. Albumin was isolated from poorly controlled DM patients (DM-albumin) and control individuals (nonDMalbumin) by fast liquid chromatography and purified by alchoolic extraction. Mouse peritoneal macrophages or J774 cells were treated along time with the different types of albumin in the absence or presence of phenyl butiric acic (PBA; a chaperone that aleviates ER stress) or MG132 (a proteasomal inhibitor). The expression of ER stress and UPR markers, protein disulfide isomerase (PDI), calreticulin and ubiquitin was determined by immunoblot and ABCA-1 protein level, by flow cytometry and imunocytochemistry. 14Ccholesterol efflux was evaluated utilizing apo A-I as cholesterol acceptor. AGE-albumin induced a time-dependent increase in the expression of ER stress chaperone markers - Gr78 and Grp94 - and UPR proteins (ATF6 and eIF2-P) in comparison to C-albumin. ABCA-1 content and cholesterol efflux were diminished by, respectively, 33% and 47% and both were recovered by the treatment with PBA. The association between ER stress and ABCA-1 reduction was confirmed by the reduction, induced by tunicanycin (a classical ER stress inductior) in ABCA-1 protein level (61%) and cholesterol efflux (82%). AGE-albumin increased the amount of cellular total ubiquitin. The inhibiton of proteasomal system was unable to restore ABCA-1 protein level in cells treated with AGE-albumin. In macrophages exposed to DM-albumin a higher expression of PDI and calreticulin was observed together with a trend of enhanced Grp94 expression. In conclusion, AGE-albumin (produced in vitro or isolated from DM patients) induces ER stress which is related to the reduction in ABCA-1 level and cholesterol efflux in macrophages. These events can contribute to atherosclerosis in DM. Chemical chaperones that alleviate ER stress may be useful in the prevention and treatment of atherosclerosis

Diabetes mellitus tipo 2 (DM2) está associado a um estado de inflamação crônica e ativação do estresse do retículo endoplasmático (ERE). Nesse contexto, são necessários estudos para encontrar alternativas que melhorem o quadro inflamatório, como os ácidos graxos poli-insaturados ômega 3 (n-3 PUFA), um conhecido agente anti-inflamatório. Esse estudo teve por objetivo avaliar o efeito da suplementação do ácido alfa-linolênico (ALA, um n-3 PUFA) no estresse do retículo endoplasmático e no estado inflamatório no tecido adiposo subcutâneo abdominal (TASC) em pacientes com DM2. Foi conduzido um estudo duplo-cego, prospectivo, placebo-controlado. Vinte pacientes com DM2 foram randomizados para suplementação com 3g/dia de ALA ou placebo durante 60 dias. O tecido adiposo foi coletado através de punção aspirativa por agulha fina do abdome antes e após a suplementação e os genes e proteínas foram avaliados através de PCR em tempo real e western blot. Foi encontrada, após suplementação, uma redução da expressão gênica do XBP1 (20%), sXBP1 (70%) e aumento da expressão gênica do GRP78 (150%), confirmado na expressão proteica. Além disso, foi encontrado aumento da expressão gênica da adiponectina (90%) e redução da expressão gênica do IL-6 (80%) e IRS-1 (60%), sem correlação com a expressão proteica, no tempo pós-suplementação com ALA. Portanto, foi demonstrado que o ALA pode modular o ERE através da via da IRE1/XBP, levando ao aumento das chaperonas (BIP/GRP78), além de um efeito adicional na expressão gênica da adiponectina, IL-6 e IRS-1, o que pode demonstrar um potencial terapêutico do ALA em pacientes com DM2. / Type 2 diabetes mellitus (T2DM) is a state of chronic inflammation and activation of endoplasmic reticulum stress (ERS). In this context, studies are necessaries to find new possibilities to improve this inflammation such as the n-3 polyunsaturated fatty acid (n-3 PUFA) acting as an anti-inflammatory agent. In this study, we aimed to evaluate the effect of n-3 PUFA alpha-linolenic acid (ALA, a n-3 PUFA) supplementation in T2DM patients on the molecular expression of ERS genes in abdominal subcutaneous adipose tissue (SAT). We performed a placebo-controlled study, in a double-blind design with 20 T2DM patients, receiving, randomly, 3g/day of ALA or placebo for 60 days. The adipose tissue was collected by fine-needle aspiration in abdomen before and after the supplementation and the genes and proteins were evaluated by real-time PCR and western blot. It was seen, after the supplementation, a reduction in XBP1 (20%), sXBP1 (70%) and an increase in Grp78 (150%) gene expression, likewise same results in protein concentration. Furthermore, it was observed an increase in adiponectina (90%) gene expression and reduction in IL-6 (80%) and IRS-1 (60%) gene expression, with no correlation to protein expression after supplementation of ALA. Therefore, we have provided evidence that ALA may modulate ERS by the IRE1/XBP pathway leading to an increase in chaperones (BIP/GRP78), additionally its effect on adiponectina, IL-6 and IRS-1 gene expression can demonstrate a therapeutic potential in T2DM.

En esta tesis se estudian los efectos farmacológicos de derivados lipídicos frente el glioma y el Alzheimer. Los beneficios de este tipo de fármacos, basados en la terapia lipídica de membrana, están asociados con la modulación de la composición y las propiedades fisicoquímicas de membrana. En concreto, el ácido 2-hidroxioleico (2OHOA) es un potente fármaco antitumoral que fue diseñado para regular la composición y la estructura de la membrana lipídica así como la función de importantes proteínas de membrana. Por otro lado, el ácido 2-hidroxiaraquidónico (2OHARA), el ácido 2-hidroxieicosapentaenóico (2OHEPA), y el ácido 2-hidroxidocosahexanóico (2OHDHA) son derivados lipídicos hidroxilados que fueron diseñados en nuestro grupo de investigación para el tratamiento del Alzheimer. Este trabajo se ha basado en el estudio del funcionamiento de estos derivados de ácidos grasos hidroxilados en la modulación de las vías de señalización de la UPR (respuesta a las proteínas mal plegadas) y de la autofagia en células de glioma y células neuronales. / In this thesis, the pharmacological effects of lipid derivatives against glioma and Alzheimer's Disease are studied. The benefits of this type of drugs, which are based on the lipid membrane therapy, are associated with the modulation of the composition and physicochemical properties of membranes. 2-Hydroxyoleic acid (2OHOA) is a potent antitumor drug designed to regulate membrane lipid composition and structure and the function of important membrane proteins. In addition, 2- hydroxyarachidonic acid (2OHARA; LP204A1), 2-hydroxyeicosapentaenoic acid (2OHEPA; LP205A1), and 2-hydroxydocosahexanoic acid (2OHDHA; LP226A1) are new hydroxy derivated lipids designed in our group for the treatment of Alzheimer’s Disease. The main goal of this work was to study how these synthetic hydroxy derivates modulate the unfolded protein response and the autophagy pathways in glioma cells and neuron-like cells for Alzheimer’s Disease.

We have identified a novel Cyclin, called Cyclin O, which is able to bind and activate Cdk2 in response to intrinsic apoptotic stimuli. We have focused on the study of Cyclin Oα and Cyclin Oβ, alternatively spliced products of the gene. Upon treatment with different stress stimuli, transfected Cyclin Oα accumulates in dense aggregations in the cytoplasm compatible with being Stress Granules (SGs). Furthermore, we have seen that Cyclin Oβ and a point mutant of the N-terminal part of the protein constitutively localize to the SGs. Although both alpha and beta isoforms are proapoptotic, only Cyclin Oα can bind and activate Cdk2. On the other hand, we have demonstrated that Cyclin O is upregulated by Endoplasmic Reticulum (ER) stress and is necessary for ER stress-induced apoptosis. Cyclin O activates specifically the PERK pathway and interacts with the PERK inhibitor protein p58IPK. Moreover, Cyclin O participates in the activation of other eIF2α kinases. We have also observed that a pool of Cyclin O is located in active mitochondria, suggesting a function of the protein linked to oxidative metabolism.Hemos identificado una nueva Ciclina, llamada Ciclina O, que es capaz de unirse y activar Cdk2 en respuesta a estímulos apoptóticos intrínsecos. Nos hemos centrado en el estudio de la Ciclina Oα y la Ciclina Oβ, productos de splicing alternativo del gen. En respuesta a diferentes tipos de estrés, la Ciclina Oα se acumula en agregaciones citoplásmicas densas que podrían corresponder a Gránulos de Estrés (SGs). Además, hemos visto que la Ciclina Oβ y un mutante puntual de la parte N-terminal de la proteína se localizan constitutivamente en los SGs. Aunque las dos isoformas alfa y beta son proapoptóticas, solo la Ciclina Oα es capaz de unirse y activar Cdk2. Por otro lado, hemos demostrado que los niveles de Ciclina O se incrementan en respuesta al estrés de Retículo Endoplásmico (RE) y que esta proteína es necesaria para la inducción de apoptosis dependiente de estrés de RE. La Ciclina O activa específicamente la vía de PERK e interacciona con la proteína inhibidora de PERK p58IPK. Además, la Ciclina O participa en la activación de otras quinasas de eIF2α. La Ciclina O se localiza en mitocondrias activas, lo que sugiere una función de la proteína ligada al metabolismo oxidativo.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:22:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4217.pdf: 3961717 bytes, checksum: 3053793c39a626c9cf9d5fb8f9c0fa21 (MD5) Previous issue date: 2011-02-18 / Universidade Federal de Sao Carlos / The ventricular myocardial contractility of the matrinxã teleost, Brycon amazonicus, was analysed in previous experimentation with isometric multicellular preparations, in time effect and force-frequency relationship experiments, with and without exposure to the alkaloid ryanodine, a sarcoplasmic reticulum (SR) Ca2+ release blocker. In this study, different methodological approaches were used, such as isometric stress (EI, mN.mm-2), that permitted to identify the sensitivity of the myocardium to ryanodine, with the majority contribution of Ca2+ from the SR. The use of time to peak tension and time to half relaxation parameters (TPT and THR, ms) were ineffective to evaluate the contraction and relaxation performances during time effect experiments. New approaches such as contraction rates and initial relaxation rates (TC and TIR, mN.mm-2.s-1) demonstrated directly the impairment of the myocardium exposed to ryanodine. The negative staircase effect, characteristic of the teleost s forcefrequency relationship was evidenced by EI. The maximum rates of contraction and maximum rates of relaxation (TMC and TMR, mN.mm-2.s-1) and the average rates of contraction and average rates of relaxation (TMedC and TMedR, mN.mm-2.s-1) showed the impairment of the myocardium contractility exposed to ryanodine as well as the low sensitivity of frequency increments on the contractility when considered the values of TPT and THR. The TMedC and TMedR values indicated a greater possibility of heart rate regulation than the TMC and TMR values, probably due to these estimates consider the amount of instantaneous rate changes of contraction wave on calculation instead of just one point on the curve. The cardiac pumping capacity (CBC, mN.mm2.min-1) showed that the optimal range of frequency for isometric contraction is narrow and that the myocardium of the species should be working on the limit at rest. The analyses of integral of isometric tension (ITI, mN.mm- 2.s), and integral of isometric tension per minute (ITIPM, mN.mm-2.min), showed that these were unsuitable indexes for the assessment of cardiac contractility in the way they were calculated, as inconsistent interpretations were generated, probably by using information from the curve of contraction irrelevant to the isometric preparation. The contractility index (IC, mN.mm-2) created in this work, suggested that the myocardium contractility of the species is more sensitive to increases in frequency. On the other hand, the contractility index per minute (ICPM, mN.mm-2) showed that the optimum range of frequencies for the B. amazonicus myocardial contraction can be much wider and could allow performance reserve, such as reported in other studies of cardiac function in teleosts. The protein expression of SERCA2a and phospholamban (PLB) were analysed by Western Blot technique and their expression supported the findings of the SR functionality. The comparative analysis of these proteins, using amino acid sequences available in public databases (GenBank and UniProt), revealed levels of similarity between the SERCA2a and PLB in fish and other vertebrates, strengthened the findings of studies with Western Blot experiments. Taken together, the results suggest that B. amazonicus myocardium is dependent on SR Ca2+ stores under physiological frequencies and, despite the negative staircase pattern, must possess a performance reserve at supraphysiologic frequencies. / A contratilidade do miocárdio ventricular do teleósteo matrinxã, Brycon amazonicus, foi analisada com dados de experimentos prévios, realizados com preparações isométricas multicelulares e protocolos de efeito do tempo e de relação forçafrequência, com e sem exposição ao alcalóide rianodina, bloqueador dos canais de liberação de Ca2+ do retículo sarcoplasmático (RS). Nesse estudo foram utilizadas diferentes abordagens metodológicas de tratamento de dados, como o estresse isométrico (EI, mN.mm-2), a partir do qual foi possível identificar a sensibilidade do miocárdio à rianodina, com contribuição majoritária do Ca2+ proveniente do RS. A utilização dos tempos para o pico de tensão e para metade do relaxamento (TPT e THR, ms), se mostraram ineficazes para avaliar o desempenho da contração e relaxamento no experimento do efeito do tempo. Novas abordagens na análise dos dados, como a taxa de contração e taxa inicial de relaxamento (TC e TIR, mN.mm- 2.s-1) demonstraram explicitamente o comprometimento do miocárdio durante a exposição à rianodina. O efeito escada negativo, característico da relação forçafrequência de teleósteos foi evidenciado pelo EI. As taxas máximas de contração e de relaxamento (TMC e TMR, mN.mm-2.s-1) e as taxas médias de contração e de relaxamento (TMedC e TMedR, mN.mm-2.s-1) além de demonstrarem o comprometimento da contratilidade durante exposição à rianodina, indicaram que existe um menor comprometimento da tensão durante elevação da frequência, quando comparados aos valores de TPT e THR. A TMedC e a TMedR apresentaram resultados relacionados a uma frequência cardíaca com maior possibilidade de ajustes do que a TMC e a TMR, provavelmente por considerarem o conjunto de variação das taxas instantâneas da contração e não somente um único ponto da curva. A capacidade de bombeamento cardíaco (CBC, mN.mm-2.min-1) mostrou que a faixa ótima de frequência para contração isométrica é estreita e que o miocárdio da espécie deve estar trabalhando no limiar na condição de repouso. As análises da integral da tensão isométrica (ITI, mN.mm-2.s), e da integral da tensão isométrica por minuto (ITIPM, mN.mm-2.min) mostraram-se inapropriadas para a avaliação da contratilidade cardíaca pelo modo como foram calculadas, uma vez que geraram interpretações incoerentes, provavelmente por utilizarem informações da curva de contração irrelevantes para a preparação isométrica. O índice de contratilidade (IC, mN.mm-2) criado nesse trabalho, sugere que o miocárdio da espécie é mais sensível às elevações de frequência. Por outro lado, o índice de contratilidade por minuto (ICPM, mN.mm-2) mostrou que a faixa ótima de frequências para a contração cardíaca de B. amazonicus pode ser mais ampla, o que permitiria uma reserva de desempenho, assim como observado para outros teleósteos. A expressão das proteínas SERCA2a e fosfolambano (PLB) foram analisadas pela técnica de Western Blot e sua expressão reforçaram os achados de funcionalidade do RS. A análise comparativa dessas proteínas utilizando sequências de aminoácidos disponíveis em bancos de dados públicos (GenBank e UniProt) revelou os níveis de similaridade entre a SERCA2a e PLB de peixes e mamíferos, reforçando os achados dos estudos com Western Blot. Em conjunto, os dados sugerem que o miocárdio do B. amazonicus, apresenta uma nítida dependência do RS em frequências fisiológicas e, apesar de exibir um claro padrão escada negativo, deve apresentar uma reserva de desempenho para frequências suprafisiológicas.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:22:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5111.pdf: 6171719 bytes, checksum: 0356f236abaa5b549156bc72fde00f70 (MD5) Previous issue date: 2012-09-14 / Universidade Federal de Minas Gerais / Some snakes have the ability to survive long periods without food and are capable to ingest large meal size. The ingestion of proportionally large preys triggers an expressive increase on the oxidative metabolic demand (SDA Specific Dinamic Action) which can become several times higher than the resting metabolic rate. The two described extreme situations might lead to cardiac changes to adapt structure and function in order to afford these two opposite physiological demands. During long food deprivation (Phase III), the depletion of the body structure may affect the heart muscle. That should be reverted to the SDA and prevent an overload on cardiovascular system. The standard cardiac function of South-american Rattlesnake, Crotalus durissus terrificus, was described as well as the changes caused by long term food deprivation and SDA. The importance of sodium-calcium exchanger (NCX), functionality of sarcoplasmic reticulum, extracellular calcium dependence and the effect of adrenergic stimulation were tested in adult animals at 30°C, under three different metabolic states: postabsorptive, SDA peak and food deprivation. The ventricular mass does not change after food deprivation and SDA. The force of contraction was higher in the base of the heart if compared to the apex, but there is no difference among the experimental groups and it is probably reflex of the fiber orientation in each region of the ventricle. The sarcoplasmatic reticulum is functional in all groups, but the dependence of reticular calcium is lower during starvation compared to the other groups. Muscle contraction is mostly supported by the extracellular Ca2+. The NCX have minor contribution to force generation (20%) but has a major role pumping calcium out of the cell (faster than SERCA). The increase in extracellular Ca2+ concentration during digestion can augment twitch force and would represent a contractile advantage to support the increased cardiac work without the development of hypertrophy. The adrenergic stimulation produced sustained increase in Fc for a wide range of stimulation frequencies in all the tested groups. / O coração possui a importante capacidade de se remodelar diante de alterações nas demandas funcionais. Serpentes apresentam a capacidade de ingestão de grandes presas e a capacidade de sobreviver a grandes períodos de privação alimentar. A ingestão de grandes massas de alimento demanda uma elevação metabólica e leva a uma compensação na massa ventricular e um aumento na força de contração do miocárdio, evitando uma sobrecarga no sistema cardiovascular. Durante o jejum ocorre depleção da estrutura corpórea podendo também atingir o músculo cardíaco. Para descrever a função cardíaca da Cascavél Sul-americana, Crotalus durissus terrificus, e as possíveis alterações diante dos extremos metabólicos, foi testada a importância do trocador Na+/Ca2+ (NCX), a funcionalidade do retículo sarcoplasmático (RS), a dependência do Ca2+ extracelular e o efeito da estimulação adrenérgica em animais adultos à temperatura constante de 30°C em período pós-absortivo, pico de SDA e após jejum prolongado. Observou-se que a massa ventricular se mantém estável mesmo durante os extremos metabólicos. Há uma diferença na geração de tensão entre as tiras da base e ápice ventriculares, presente nos 3 grupos alimentares e que pode se dar em função da orientação das fibras nas duas regiões do ventrículo. O teste com rianodina mostrou que o RS é funcional nos 3 grupos porém a dependência do cálcio proveniente do RS é menor após o jejum prolongado quando comparado aos demais grupos. O cálcio extracelular é o principal responsável pela contração do miócito cardíaco e o NCX, que fornece uma pequena parte de cálcio para a contração, é o principal bombeador de cálcio para fora da célula e é mais rápido do que a Ca2+- ATPase do RS. O meio extracelular é a principal fonte de cálcio ativador da contração sendo que o aumento de cálcio circulante disponível para a contração nos animais durante a digestão ofereceria uma vantagem contrátil para este grupo sem necessidade de hipertrofia. A adrenalina produziu um aumento substancial na Fc capaz e ser mantido por diferentes frequências de estimulação nos 3 grupos testados.

Produtos de glicação avançada (AGE) prejudicam o metabolismo de lipoproteínas e o transporte reverso de colesterol, o que contribui para a aterosclerose no diabete melito (DM). Em particular, a albumina modificada por AGE (albumina-AGE) reduz a remoção de colesterol por diminuir o conteúdo do receptor ABCA-1 em macrófagos. Isto se vincula ao insulto oxidativo e inflamatório, os quais são indutores do estresse do retículo endoplasmático (RE). O objetivo do presente estudo foi avaliar, em macrófagos, os efeitos do tratamento com albumina-AGE sobre o estresse do RE e suas vias adaptativas (UPR), relacionando-os com o prejuízo na expressão do ABCA-1 e efluxo de colesterol celular. Albumina-AGE foi produzida pela incubação de albumina isenta em ácidos graxos com glicolaldeído 10 mM e, albumina controle (albumina-C) com PBS apenas. Albumina foi isolada do soro de pacientes portadores de DM com controle glicêmico inadequado (albumina-DM) ou indivíduos controles (albumina não- DM) por cromatografia para separação rápida de proteínas seguida por purificação alcoólica. Macrófagos de peritônio de camundongos ou macrófagos da linhagem J774 foram tratados com os diferentes tipos de albumina na presença ou ausência de ácido fenil butírico (PBA; chaperona química que alivia o estresse do RE) ou MG-132 (inibidor do sistema proteasomal) por diferentes intervalos de tempo. A expressão de marcadores do estresse do RE, UPR, proteína dissulfeto isomerase (PDI), calreticulina e ubiquitina foi determinada por imunoblot e o conteúdo de ABCA-1, por citometria de fluxo e imunocitoquímica. O efluxo de 14Ccolesterol foi avaliado, utilizando-se apoA-I como aceptora de colesterol. A albumina-AGE induziu aumento tempo-dependente na expressão das chaperonas marcadoras do estresse do RE - Gr78 e Grp94 - e de proteínas da UPR (ATF6 e eIF2-P) em comparação à albumina-C. O conteúdo de ABCA-1 e o efluxo de colesterol foram reduzidos em, respectivamente, 33% e 47% e ambos foram restaurados pelo tratamento com PBA, o qual também reduziu o estresse do RE. A associação entre estresse de RE e redução de ABCA-1 foi confirmada pelo uso da tunicamicina (indutor clássico de estresse do RE), que diminuiu em 61% o conteúdo de ABCA-1, prejudicando em 82% o efluxo de colesterol. A albumina-AGE aumentou o conteúdo total de ubiquitina. A inibição do sistema proteasomal não foi capaz de restaurar o conteúdo de ABCA-1 em células tratadas com albumina-AGE. Em macrófagos expostos à albumina-DM evidenciou-se maior expressão da PDI e calreticulina, com tendência à maior expressão da Grp94. A albumina-AGE (produzida in vitro ou isolada de portadores de DM) induz estresse de RE, o qual se vincula à redução no conteúdo de ABCA-1 e efluxo de colesterol. Estes eventos podem contribuir para a aterosclerose no DM. Chaperonas químicas, que aliviam o estresse do RE, podem ser ferramentas úteis na prevenção e tratamento da aterosclerose / Advanced glycation end products (AGE) disturb lipoprotein metabolism and reverse cholesterol transport, contributing to atherosclerosis in diabetes mellitus (DM). Particularly, advanced glycated albumin (AGE-albumin) reduces cell cholesterol removal by impairing the expression of ABCA-1 in macrophages. This is ascribed to the oxidative and inflammatory stress, conditions that elicit endoplasmic reticulum (ER) stress. In this study it was investigated the effect of AGE-albumin on ER stress and adaptative pathways (UPR) development in macrophages, and its relationship to the reduction in ABCA-1 expression and cholesterol efflux. AGE-albumin was prepared by incubating fatty acid free albumin with 10 mM glycolaldehyde and control albumin (C-albumin) with PBS only. Albumin was isolated from poorly controlled DM patients (DM-albumin) and control individuals (nonDMalbumin) by fast liquid chromatography and purified by alchoolic extraction. Mouse peritoneal macrophages or J774 cells were treated along time with the different types of albumin in the absence or presence of phenyl butiric acic (PBA; a chaperone that aleviates ER stress) or MG132 (a proteasomal inhibitor). The expression of ER stress and UPR markers, protein disulfide isomerase (PDI), calreticulin and ubiquitin was determined by immunoblot and ABCA-1 protein level, by flow cytometry and imunocytochemistry. 14Ccholesterol efflux was evaluated utilizing apo A-I as cholesterol acceptor. AGE-albumin induced a time-dependent increase in the expression of ER stress chaperone markers - Gr78 and Grp94 - and UPR proteins (ATF6 and eIF2-P) in comparison to C-albumin. ABCA-1 content and cholesterol efflux were diminished by, respectively, 33% and 47% and both were recovered by the treatment with PBA. The association between ER stress and ABCA-1 reduction was confirmed by the reduction, induced by tunicanycin (a classical ER stress inductior) in ABCA-1 protein level (61%) and cholesterol efflux (82%). AGE-albumin increased the amount of cellular total ubiquitin. The inhibiton of proteasomal system was unable to restore ABCA-1 protein level in cells treated with AGE-albumin. In macrophages exposed to DM-albumin a higher expression of PDI and calreticulin was observed together with a trend of enhanced Grp94 expression. In conclusion, AGE-albumin (produced in vitro or isolated from DM patients) induces ER stress which is related to the reduction in ABCA-1 level and cholesterol efflux in macrophages. These events can contribute to atherosclerosis in DM. Chemical chaperones that alleviate ER stress may be useful in the prevention and treatment of atherosclerosis

Diabetes mellitus tipo 2 (DM2) está associado a um estado de inflamação crônica e ativação do estresse do retículo endoplasmático (ERE). Nesse contexto, são necessários estudos para encontrar alternativas que melhorem o quadro inflamatório, como os ácidos graxos poli-insaturados ômega 3 (n-3 PUFA), um conhecido agente anti-inflamatório. Esse estudo teve por objetivo avaliar o efeito da suplementação do ácido alfa-linolênico (ALA, um n-3 PUFA) no estresse do retículo endoplasmático e no estado inflamatório no tecido adiposo subcutâneo abdominal (TASC) em pacientes com DM2. Foi conduzido um estudo duplo-cego, prospectivo, placebo-controlado. Vinte pacientes com DM2 foram randomizados para suplementação com 3g/dia de ALA ou placebo durante 60 dias. O tecido adiposo foi coletado através de punção aspirativa por agulha fina do abdome antes e após a suplementação e os genes e proteínas foram avaliados através de PCR em tempo real e western blot. Foi encontrada, após suplementação, uma redução da expressão gênica do XBP1 (20%), sXBP1 (70%) e aumento da expressão gênica do GRP78 (150%), confirmado na expressão proteica. Além disso, foi encontrado aumento da expressão gênica da adiponectina (90%) e redução da expressão gênica do IL-6 (80%) e IRS-1 (60%), sem correlação com a expressão proteica, no tempo pós-suplementação com ALA. Portanto, foi demonstrado que o ALA pode modular o ERE através da via da IRE1/XBP, levando ao aumento das chaperonas (BIP/GRP78), além de um efeito adicional na expressão gênica da adiponectina, IL-6 e IRS-1, o que pode demonstrar um potencial terapêutico do ALA em pacientes com DM2. / Type 2 diabetes mellitus (T2DM) is a state of chronic inflammation and activation of endoplasmic reticulum stress (ERS). In this context, studies are necessaries to find new possibilities to improve this inflammation such as the n-3 polyunsaturated fatty acid (n-3 PUFA) acting as an anti-inflammatory agent. In this study, we aimed to evaluate the effect of n-3 PUFA alpha-linolenic acid (ALA, a n-3 PUFA) supplementation in T2DM patients on the molecular expression of ERS genes in abdominal subcutaneous adipose tissue (SAT). We performed a placebo-controlled study, in a double-blind design with 20 T2DM patients, receiving, randomly, 3g/day of ALA or placebo for 60 days. The adipose tissue was collected by fine-needle aspiration in abdomen before and after the supplementation and the genes and proteins were evaluated by real-time PCR and western blot. It was seen, after the supplementation, a reduction in XBP1 (20%), sXBP1 (70%) and an increase in Grp78 (150%) gene expression, likewise same results in protein concentration. Furthermore, it was observed an increase in adiponectina (90%) gene expression and reduction in IL-6 (80%) and IRS-1 (60%) gene expression, with no correlation to protein expression after supplementation of ALA. Therefore, we have provided evidence that ALA may modulate ERS by the IRE1/XBP pathway leading to an increase in chaperones (BIP/GRP78), additionally its effect on adiponectina, IL-6 and IRS-1 gene expression can demonstrate a therapeutic potential in T2DM.

A migração de células musculares lisas (VSMC) da camada média do vaso para a íntima é essencial para vasculogênese e contribui para o processo de aterosclerose e estenose após lesão por cateter-balão, caracterizando-se como um importante alvo terapêutico. Diversos trabalhos já demonstraram que fatores de crescimento (como PDGF e FGF) estimulam a migração de VSMC, inclusive, muitos desses fatores de crescimento induzem sinalização redox associadas à geração de espécies reativas de oxigênio (ROS) (ex. Nox1 NADPH oxidase). Nosso grupo já descreveu interações físicas e regulação funcional da NADPH oxidase por uma chaperona redox do retículo endoplasmático, a Dissulfeto Isomerase Protéica (PDI). Contudo, tanto a relevância fisiológica como os mecanismos desta interação ainda não estão claros. O objetivo geral do presente trabalho é investigar por meio de experimentos de perda e ganho de função da PDI, a importância da PDI na migração celular associada à ativação do complexo NADPH oxidase, bem como possíveis mecanismos envolvidos na interação entre a PDI e esse complexo enzimático durante a migração celular. Os objetivos específicos são: i) avaliar o efeito do silenciamento da PDI, bem como da expressão forçada de PDI wild type na migração de VSMC in vitro; ii) analisar o efeito da transfecção de siRNA da PDI atividade e expressão de distintas isoformas da NADPH oxidase vascular e produção de ROS induzida por PDGF; iii) investigar o envolvimento de RhoGTPases na regulação do complexo NADPH oxidase pela PDI. No presente trabalho, mostramos que o PDGF induz redistribuição da PDI e aumento da produção de ROS. O silenciamento da PDI inibe a produção de ROS e a expressão do mRNA da Nox1, sem alterar a expressão do mRNA da Nox4. Mais ainda, o silenciamento da PDI reduz a migração celular induzida por PDGF, em diferentes modelos de migração, enquanto a super-expressão da PDI induz aumento espontâneo da migração na condição basal. Análise utilizando métodos de Biologia de Sistemas de redes de interação física proteína-proteína em bancos de dados e técnicas de análise de centralidade, topologia e ontologia gênica indicou forte convergência entre PDI e proteínas da família das pequenas RhoGTPases e seus reguladores. Em VSMC com silenciamento da PDI, a presença do PDGF induziu uma redução na atividade de Rac1 e RhoA, sem alterar a expressão total destas proteínas. Estudos mostraram que a PDI colocaliza com Rac1 na região perinuclear e co-imunoprecipita com Rac1 e RhoA, tanto na presença como na ausência de PDGF. Além disso, ocorreu a interação entre PDI e o regulador de GTPases RhoGDI (inibidor da dissociação da guanina) na condição basal (por microscopia confocal e co-imunoprecipitação), diminuída após estimulo com PDGF. O silenciamento da PDI induziu ainda alterações em estrutura de citoesqueleto: desorganização das fibras de estresse, e redução no número e tamanho de adesões focais e vesículas de adesão marcadas por RhoGDI e Rac1. Assim, os dados apresentados no presente trabalho sugerem que a PDI sustenta a migração de VSMC dependente de sinalização redox e RhoGTPases. Além disso, RhoGTPases podem ser um alvo proximal importante mediando a convergência entre PDI e o complexo NADPH oxidase / Vascular Smooth Muscle Cell (VSMC) migration into vessel neointima is a therapeutic target for atherosclerosis and post-injury restenosis. NADPH oxidase-derived oxidants synergize with growth factors to support VSMC migration. We described interaction between NADPH oxidases and the endoplasmic reticulum redox chaperone Protein Disulfide Isomerase (PDI) in many cell types. However, physiological implications as well as mechanisms of such association are yet unclear. The aim of the present work was to investigate, througth experiments of gain or loss of PDI function, the importance of PDI in VSMC migration associated to NADPH oxidase. The specific aims were: i) to evaluate effects of PDI silencing or PDI overexpression in VSMC migration in vitro; ii) to evaluate effects of PDI silencing on PDGF-induced NADPH oxidase isoform expression and ROS production; iii) to evaluate the involvement of RhoGTPases on NADPH oxidase regulation by PDI. We show here that PDGF promoted subcellular redistribution of PDI concomitant to ROS production and that siRNA-mediated PDI silencing inhibited such ROS production, while near-totally suppressing the increase in Nox1 expression, with no change in Nox4. Furthermore, PDI silencing inhibited PDGF-induced VSMC migration assessed by distinct methods, while PDI overexpression increased spontaneous basal VSMC migration. To address possible mechanisms of PDI effects, we searched for PDI interactome by PPPI networks, which indicated convergence with small GTPases and their regulator RhoGDI. PDI silencing decreased PDGF-induced Rac1 and RhoA activities, without change in their expression. PDI displayed small detectable points of perinuclear co-localization with Rac1 and co-immunoprecipitated with Rac1 and RhoA in a PDGF-independent way. Moreover, there was PDI association with RhoGDI at baseline (confocal and co-immunoprecipitation), decreased after PDGF. Of note, PDI silencing promoted strong cytoskeletal changes: branched stress fiber disorganization, markedly decreased number of focal adhesions and reduced number of RhoGDI-containing vesicular recycling adhesion structures. Overall, these data suggest that PDI is required to support redox and GTPase-dependent VSMC migration. Moreover, RhoGTPases are a potential upstream target mediating the convergence between PDI and NADPH oxidase

Produtos de glicação avançada, carbamilação e estresse oxidativo contribuem como fatores de risco não tradicionais para a aterosclerose na doença renal crônica (DRC), em parte, por prejudicarem o metabolismo lipídico e por representarem um mecanismo de injúria memorizado ao longo do desenvolvimento da doença renal. A albumina sérica, isolada de animais com DRC, reduz a remoção de colesterol mediado por apoA-I e subfrações de HDL, prejudicando o fluxo de colesterol de macrófagos arteriais ao fígado por meio do transporte reverso de colesterol. Objetivo: Avaliou-se a influência do tratamento com N-acetilcisteína (NAC) em ratos com DRC sobre a concentração plasmática de produtos de oxidação e glicação avançada e o reflexo sobre os efeitos da albumina sérica sobre o efluxo de colesterol e o estresse de retículo endoplasmático em macrófagos. Métodos: Ratos Wistar com 2 meses de idade, pesando aproximadamente 200-250g foram submetidos à nefrectomia 5/6 e mantidos por 60 dias (grupo DRC) com ou sem tratamento com N-acetilcisteína na água (600mg/L), após o 7° dia de indução da DRC (grupo DRC + NAC). Animais controles foram falso-operados (grupo C) e um subgrupo submetido ao tratamento com NAC (C + NAC). No início e no final do estudo foram determinadas as concentrações plasmáticas de glicose, colesterol (CT), triglicérides (TG), ureia, creatinina e na urina, excreção urinária de proteína de 24 h. AGE totais, pentosidina, TBARS (marcador de peroxidação lipídica) e pressão arterial sistólica (PAS) foram determinados no final do estudo. A albumina sérica foi isolada por cromatografia rápida para separação de proteínas e purificada por extração alcoólica. Macrófagos J774 foram incubados por 18 h com as albuminas dos diferentes grupos experimentais para determinação do conteúdo dos receptores de HDL (ABCA-1 e ABCG-1) e de marcadores de estresse de retículo endoplasmático (chaperonas Grp 78, Grp94 e proteína dissulfeto isomerase, PDI) por imunolbot e efluxo de colesterol, mediado por apo A-I e HDL2. Para isto, as células foram previamente enriquecidas com LDL-acetilada e 14C-colesterol. Macrófagos foram também incubados isoladamente com concentrações crescentes de NAC para avaliação do conteúdo dos receptores de HDL. Resultados: Ao final do estudo, o peso corporal foi 10% menor no grupo DRC em comparação ao C (p=0,006). Esta alteração foi prevenida pelo tratamento com NAC. A PAS (mmHg) foi maior no grupo DRC (130 ± 3) em comparação ao grupo DRC+NAC (109±3; p=0,0004). Ureia, creatinina, CT, TG (mg/dL), proteinúria (mg/24 h), AGE total, pentosidina (unidades arbitrárias de fluorescência) e TBARS (nmol/mL) foram maiores nos grupos DRC em comparação ao grupo C (122 ± 8 vs. 41 ± 0,9 ; 0,9 ± 0,07 vs. 0,4 ± 0,03; 151 ± 6 vs. 76 ± 2,7; 83 ± 4 vs. 51,5 ± 3; 46 ± 2,5 vs. 14 ± 0,9; 32620 ± 673 vs. 21750 ± 960; 16700 ± 1370 vs. 5314 ± 129; 6,6 ± 0,5 vs. 2 ± 0,2, respectivamente) (p < 0,0001) e nos grupos DRC+NAC em comparação ao grupo C+NAC (91,4 ± 5 vs. 40 ± 0,9 ; 0,6 ± 0,02 vs. 0,3 ± 0,02; 126 ± 7,5 vs. 76 ± 2,6; 73 ± 6 vs. 68 ± 4; 51 ± 3,5 vs. 18,4 ± 1,5; 24720 ± 1114 vs. 20040 ± 700; 10080 ± 748 vs. 5050 ± 267; 4,5 ± 0,5 vs. 1,8 ± 0,2, respectivamente) (p < 0,0001). No grupo DRC + NAC, PAS, CT, ureia, creatinina, AGE total, pentosidina e TBARS foram, respectivamente, 17% (p=0,0004), 17% (p=0,02), 25% (p=0,02), 33% (p=0,06), 24% (p < 0,0001), 40% (p=0,0008), 28% (p=0,009) menores do que no grupo DRC. A glicemia foi maior nos grupos C + NAC (107+-4,6) e DRC + NAC (107+-2,6) em comparação ao C (96+-1,8) e DRC (98+-1,6), respectivamente. Macrófagos tratados com albumina-DRC apresentaram maior conteúdo de PDI (5 vezes; p=0,02 e 7 vezes p=0,02) e Grp94 (66 %; p =0,02 e 20 %; p=0,02) quando comparados aos tratados com albumina-C ou albumina-DRC + NAC, respectivamente. O conteúdo do receptor ABCA-1 foi menor 87% e 70% (p < 0,01) nos macrófagos tratados com albumina-C+NAC e albumina-DRC, respectivamente em comparação com albumina-C. O conteúdo de ABCG-1 foi, respectivamente, 4 e 7,5 vezes maior nos macrófagos tratados com albumina-C+NAC e albumina-DRC+NAC em comparação as respectivas situações sem tratamento. O efluxo de colesterol mediado por apo A-I foi 59 % e 70 % (p < 0,0001) menor nos macrófagos tratados com albumina-C+NAC e albumina-DRC, respectivamente em comparação a albumina-C. O efluxo de colesterol mediado pela HDL2 foi 52 % maior nos macrófagos tratados com albumina-C+NAC em comparação as células tratadas com albumina-C. Não houve diferença no conteúdo do receptor ABCA-1 nos macrófagos tratados com concentrações crescentes NAC por 8 h. No entanto, após 18 h, o ABCA-1 diminuiu 50 %, 69 % e 72 % nos macrófagos tratados respectivamente com 10 mM, 20 mM e 30 mM de NAC isoladamente em comparação aos macrófagos controles. O conteúdo de ABCG-1 nos macrófagos tratados com NAC, em 8 h e 18 h não sofreu alteração. Conclusão: A N-acetilcisteína reduz produtos de oxidação e glicação avançada no plasma de animais com DRC e previne o estresse de RE em macrófagos, induzido pela albumina isolada destes animais. Apesar de diminuir o conteúdo de ABCA-1 e o efluxo de colesterol mediado por apo A-I, a NAC aumenta o conteúdo de ABCG-1. Desta forma, a NAC pode contribuir para atenuar os efeitos deletérios da albumina modificada na DRC sobre o acúmulo lipídico em macrófagos, contribuindo para a prevenção da aterosclerose / Advanced glycation, carbamylation and oxidative stress c contribute to atherosclerosis in chronic kidney disease (CKD) as nontraditional risk factors. They impair lipid metabolism and promote a long last injury during the development of CKD. Serum albumin isolated from CKD-animals reduces cholesterol efflux mediated by apoa A-I and HDl subfractions, impairing the cholesterol flux from arterial wall macrophage to the the liver by the reverse cholesterol transport (RCT).Objective: In the present study it was analyzed the influence of N-acetylcysteine treatment in CKD-rats in plasma concentration of lipid peroxides and advanced glycation end products and the effect of serum albumin in macrophage cholesterol efflux and endoplasmic reticulum stress development. Methods: Two months male Wistar weighting 200-250g were submitted to a 5/6 nephrectomized maintained for 60 days (CKD group) treated or not with N-acetylcysteine in water (600 mg/L), after the seventh day of CKD induction (CKD+NAC group). Sham animals were false-operated (SHAM group) and a subgroup was treated with NAC (SHAM+NAC group). In the basal and final periods it was determined plasma concentration of glucose, total cholesterol (TC), triglycerides (TG), urea, creatinine and 24h-urinary protein excretion (UPE). Total AGE, pentosidine, thiobarbituric reactive substances (TBARS) levels and systolic blood pressure (SBP) were measured at the final period only. Serum albumin was isolated by fast protein liquid chromatography and purified by alcoholic extraction. J774 macrophage were incubated for 18 h with albumin isolated from the experimental groups in order to determine the content of HDL receptors and markers of endoplasmic reticulum stress (Grp78, Grp94 and protein dissulfide isomerase, PDI) by immunioblot and cholesterol efflux mediated by apo A-I and HDL2. For this, cells were previously overloaded with acetylated LDL and 14C-cholesterol. Macrophage were also incubated with different concentrations of NAC alone in order to measure HDL-receptors and cholesterole efflux. Results: In the end of the protocol, body weight was 10% lower in CKD group in comparison to SHAM group (p=0.006). This change was preserved by treatment with NAC. SBP (mmHg) was higher in CKD group (130±3) in comparison to CKD+NAC (109±3; p=0.0004). Urea, creatinine, TC, TG (mg/dL), UPE (mg/24 h), total AGE, pentosidine (arbitrary units of fluorescence) and TBARS (nmol/mL) were higher in CKD group in comparison to SHAM (122±8 vs. 41 ± 0.9; 0.9 ± 0.07 vs. 0.4 ± 0.03; 151 ± 6 vs. 76±2.7; 83 ± 4 vs. 51.5 ± 3; 46 ± 2.5 vs. 14 ± 0.9; 32620 ± 673 vs. 21750 ± 960; 16700 ± 1370 vs. 5314 ± 129; 6.6 ± 0.5 vs. 2 ± 0.2, respectively) (p < 0.0001) and in CKD+NAC in comparison to C+NAC (91.4±5 vs. 40±0.9 ; 0.6±0.02 vs. 0.3 ± 0.02; 126±7.5 vs. 76 ± 2.6; 73±6 vs. 68±4; 51 ± 3.5 vs. 18.4±1.5; 24720 ± 1114 vs. 20040±700; 10080±748 vs. 5050 ± 267; 4.5±0.5 vs. 1.8±0.2, respectively) (p < 0.0001). In CKD+NAC group, SBP, TC, urea, creatinine, total AGE, pentosidine and TBARS were, respectively, 17 % (p=0.0004), 17 % (p=0.02), 25 % (p=0.02), 33 % (p=0.06), 24 % (p<0.0001), 40 % (p=0.0008), 28 % (p=0.009) lower than CKD group. Glycemia was higher in SHAM+NAC (107+-4.6) and CKD+NAC (107+-2.6) in comparison to SHAM (96+-1.8) and CKD group (98+-1.6), respectively. Macrophages treat with CKD-albumin presented higher content of PDI (5 times; p=0.02 e 7 times p=0.02) and Grp94 (66 %; p=0.02 e 20 %; p=0.02) when compared to SHAM-albumin and CKD+NAC-albumin- treated cells, respectively. ABCA-1 protein content was 87 % and 70 % (p < 0.01) lower in macrophages treated with SHAM+NAC-albumin and CKD-albumin, respectively compared with SHAM-albumin. ABCG-1 protein level was respectively 4 and 7.5 times higher in macrophages treated with SHAM+NAC-albumin and CKD+NAC-albumin in comparison to their respective controls without treatment. The cholesterol efflux mediated by apo A-I was 59 % and 70 % (p < 0.0001) lower in macrophages treated with SHAM+NAC-albumin and CKD-albumin, respectively, when compared to SHAM-albumin. The HDL2-mediated cholesterol efflux was 52 % higher in macrophages treated with SHAM+NAC-albumin compared to macrophages treated with SHAM-albumin. No difference was observed in the ABCA-1 protein level in macrophages treated with crescent concentrations of NAC alone for 8 h. Nonetheless, after 18 h, ABCA-1 was 50 %, 69 % and 72 % reduced in macrophages treated, respectively, with 10 mM, 20 mM and 30 mM NAC in comparison to control cells. ABCG-1 content in macrophages treated with NAC for 8 h and 18 h was not changed. Conclusion: NAC reduces plasma lipid peroxidation and AGE in CKD animals and prevents the endoplasmic reticulum stress induced by CKD-albumin in macrophages. Despite diminishing ABCA-1 and apo A-I-mediated cholesterol efflux, NAC increases ABCG-1. Then, NAC may contribute to attenuate the deleterious effects of the in vivo modified albumin on lipid accumulation in macrophages helping to prevent atherosclerosis in CKD