Como a clorexidina (CHX) tem sido recomendada como solução irrigadora de canais radiculares e como curativo de demora, o objetivo do presente estudo foi caracterizar in vivo a lesão induzida pela injeção de CHX a 0,125, 0,25, 0,5 e 1,0% na pata de camundongos em intervalos de tempo selecionados (24 e 48 horas e 7 e 14 dias) e in vitro o modo e a causa morte celular (necrose e/ou apoptose) e o estresse causado pela exposição de fibroblastos L929 em cultura a concentrações crescentes da droga (0,000125, 0,00025, 0,0005, 0,001, 0,002, 0,004, 0,008 e 0,016%) por 24 horas. A proliferação celular foi avaliada por meio da incorporação de metil-3H-timidina ao DNA das células e imunomarcação para PCNA. A ultraestrutura foi analisada em microscópio eletrônico de transmissão e de varredura e o citoesqueleto das células por meio de marcação para actina e α-tubulina. Citometria de fluxo (Anexina-V FITC/iodeto de propídeo) foi empregada para diferenciar células necróticas de apoptóticas. Também, foi efetuada marcação para retículo endoplasmático, Bcl-2 (B-célula CLL/linfoma 2), Hsp70 (proteína de choque térmico 70) e Grp78 (glucose-regulated protein 78). Quando injetada no espaço subplantar da pata traseira de camundongos, a CHX induziu alterações necróticas na epiderme, derme e tecido subcutâneo em associação com uma resposta inflamatória reacional, particularmente nas concentrações mais elevadas. Em cultura de fibroblastos, a CHX induziu a diminuição da proliferação celular, causou morte celular por apoptose e necrose, desestruturação do citoesqueleto, alteração da morfologia celular, aumento da área das células, dilatação do retículo endoplasmático rugoso e acúmulo de proteínas nas cisternas. Além disso, a CHX causou aumento da expressão de Hsp70, de Grp78 (indicadores de estresse celular) e de Bcl-2 (proteína anti-apoptótica). Em conclusão, a CHX injetada no espaço subplantar da pata traseira de camundongos induz efeitos tóxicos severos. Além disso, a CHX adicionada em cultura de fibroblastos causou estresse do retículo endoplasmático como consequência do acúmulo de proteínas nas cisternas e induziu a morte celular por necrose e apoptose via estresse do retículo endoplasmático, além de causar estresse celular. Os resultados sugerem que a CHX poderia ter um efeito desfavorável na resolução de lesões periapicais em decorrência de sua ação tóxica sobre as células do tecido em torno do ápice dentário. / Because chlorhexidine (CHX) has been recommended as either endodontic irrigant or root canal dressing, this study aimed to characterize in vivo the lesion induced by injection of CHX at concentrations of 0.125, 0.25, 0.5 and 1.0% in the paw of mice at selected time intervals (24 and 48 hours and 7 and 14 days) and in vitro the mode and the cause of cell death (necrosis and /or apoptosis), and the cellular stress caused by exposition of cultured L929 fibroblasts to ascending concentrations of the drug ( 0.000125, 0.00025, 0.0005, 0.001, 0.002, 0.004, 0.008 and 0.016%) for 24 hours. The cell proliferation assay was performed by measuring incorporation of metil-3H-thymidine to cell DNA and immunocytochemical staining analysis of PCNA. The cell ultrastructure was analyzed in transmission and scanning electron microscopes and the cell cytoskeleton by florescence analysis of actin and α- tubulin. Apoptosis and necrosis were discriminated by flow cytometry with annexin V-FITC and PI. In addition endoplasmic reticulum, Bcl-2 (B-cell CLL/lymphoma 2), Hsp70 (heat shock protein 70) and Grp78 (glucoseregulated protein 78) were detected by fluorescence. CHX injected in the sub plantar space of the hind paw of mice induced necrotic changes in the epidermis, dermis and subcutaneous tissue in association with reactive inflammatory response, particularly at higher concentrations. In cultured fibroblasts, CHX decreased cellular proliferation, caused cell death by apoptosis and necrosis, disruption of the cytoskeleton, morphological cellular alterations, increased cells size (area), rough endoplasmic reticulum dilatation with accumulation of cysternal protein. In addition, CHX induced increased expression of Hsp 70, Grp78 (indicators of cellular stress) and Bcl-2 (anti-apoptotic protein). It was concluded that CHX injected in the sub plantar space of the hind paw of mice could induce severe toxic effect. In addition CHX caused endoplasmic reticulum stress as a consequence of accumulation of proteins in the endoplasmic reticulum cysterns and induced cell death by apoptosis and necrosis via endoplasmic reticulum stress and caused cellular stress. Taken together, these findings suggest that CHX may have an unfavorable effect on the resolution of apical periodontitis, due a toxic effect on the periapical tissue cells.

As doenças cardiovasculares são a principal causa de morte no mundo, sendo a cardiomiopatia isquêmica a mais prevalente. Independente da sua etiologia, a via final comum da maioria das doenças cardiovasculares é a insuficiência cardíaca. Nos últimos anos, tem sido reportado que o acúmulo de proteínas mal enoveladas no retículo endoplasmático (estresse do RE) pode contribuir para redução da função cardíaca e instalação da insuficiência cardíaca. Apesar do mecanismo responsável pela disfunção contrátil induzida pelo estresse do RE ainda não ser conhecido, evidências sugerem que a inibição da via de sinalização PI3K/AKT pela proteína JNK pode estar envolvida nessa resposta. Na primeira parte desta tese, verificamos que a indução do estresse do RE em cardiomiócitos isolados ativou a JNK, mas não inibiu a via de sinalização PI3K/AKT. A inativação de JNK reverteu a disfunção contrátil e a redução da amplitude do transiente de Ca+2 de cardiomiócitos causados pelo estresse do RE. Pelo fato da via sinalização PI3K/AKT não estar envolvida na disfunção contrátil causada pelo estresse do RE, analisamos outro alvo de JNK, a proteína BNIP3, proteína pró-apoptótica e envolvida no controle de qualidade mitocondrial promovendo mitofagia quando ativada. O estresse do RE aumentou a expressão de BNIP3, a qual foi atenuada pela inibição de JNK. A depleção de BNIP3 impediu a disfunção contrátil dos cardiomiócitos e a redução da amplitude do transiente de Ca+2 induzidos pelo estresse do RE. Na segunda parte da tese, o objetivo foi avaliar se os efeitos observados em cardiomiócitos submetidos a estresse do RE poderiam ser observados em modelo experimental de doença cardiovascular. Nesse sentido, observamos que a disfunção cardíaca provocada pelo infarto do miocárdio em ratos foi acompanhada pelo quadro de estresse do RE e pela ativação da via de sinalização JNK/BNIP3. Entretanto, o treinamento físico aeróbico (TFA), uma das principais terapias não farmacológicas mais eficazes das doenças cardiovasculares, foi capaz de atenuar o estresse RE, a ativação da via de sinalização JNK/BNIP3 e a disfunção cardíaca de ratos infartados. Na terceira parte da tese, verificamos que o TFA aumentou a expressão proteica de DERLIN-1, uma proteína que atua retro-translocando proteínas mal enoveladas para o citosol, no miocárdio de ratos saudáveis. O aumento dos níveis proteicos de DERLIN-1 observado em ratos infartados foi atenuado pelo TFA. Apesar do aumento da proteína DERLIN-1, observamos que nos animais infartados as proteínas mal enoveladas acumulavam na forma de oligômeros e que o TFA atenuou essa resposta. Em conjunto, os resultados da presente tese sugerem que a ativação da via de sinalização JNK/BNIP3 pelo estresse do RE causa disfunção contrátil de cardiomiócitos e que o TFA é capaz de atenuar essa resposta no coração de ratos infartados, melhorando o controle de qualidade de proteína no músculo cardíaco / Cardiovascular diseases are currently the main cause of death worldwide, with the ischemic cardiomyopathy as the most prevalent ethiology. This is of particular interest, since ischemic cardiomyopathy advances to heart failure, a common endpoint of the most cardiovascular disease. In the last years, it has been showed that accumulation of unfolded protein in the endoplasmic reticulum (ER stress) may cause cardiac dysfunction and heart failure development. Despite the mechanisms behind this cardiac deterioration is still unknown, evidences suggest that ER stress-induced cardiomyocytes contractile dysfunction results from PI3K/AKT signaling pathway inhibition, which would be caused by JNK activation. In the first part of this thesis, we found that the ER stress activated JNK, but different from our hypothesis it was not accompanied by an inactivation of PI3K/AKT signaling pathway. The inhibition of JNK mitigated the reduction in cardiomyocytes shortening and amplitude of Ca+2 transient caused by ER stress. Once the PI3K/AKT signaling pathway was not involved in the ER stress-induced cardiomyocytes contractile dysfunction, we have analyzed protein expression of BNIP3, another JNK target involved in apoptosis and mitochondria quality control. We observed that the elevation in BNIP3 proteins levels after ER stress induction was prevented by inhibition of JNK. BNIP3 depletion attenuated the reduction in cardiomyocytes contractility and amplitude of Ca+2 transient induced by ER stress. In the second part of the thesis, we found that myocardial infarction-induced cardiac dysfunction in rats was accompanied by ER stress and activation of JNK/BNIP3 signaling pathway. However, the AET mitigated ER stress, activation of JNK/BNIP3 signaling pathway and cardiac dysfunction in infarcted rats. In third part of the thesis, we have identified that AET increased the protein expression of DERLIN-1 an ER membrane protein that retro-translocates unfolded proteins to cytosol in the myocardial of healthy rats. We observed that the increased DERLIN-1 protein levels in infarcted rats were mitigated by AET. Despite increased DERLIN-1 protein expression, we found high levels of oligomers in the myocardium of infarcted rat, which was reduced by AET. It suggests that unfolded protein degradation was reduced in infarcted hearts. Taken together, these results suggest that ER stress causes cardiomyocytes contractile dysfunction through JNK/BNIP3 signaling pathway activation and that AET mitigates the myocardial infarction-induced ER stress and activation of JNK/BNIP3 signaling pathway by restoring of ER-associated protein quality control in the cardiac muscle

Como a clorexidina (CHX) tem sido recomendada como solução irrigadora de canais radiculares e como curativo de demora, o objetivo do presente estudo foi caracterizar in vivo a lesão induzida pela injeção de CHX a 0,125, 0,25, 0,5 e 1,0% na pata de camundongos em intervalos de tempo selecionados (24 e 48 horas e 7 e 14 dias) e in vitro o modo e a causa morte celular (necrose e/ou apoptose) e o estresse causado pela exposição de fibroblastos L929 em cultura a concentrações crescentes da droga (0,000125, 0,00025, 0,0005, 0,001, 0,002, 0,004, 0,008 e 0,016%) por 24 horas. A proliferação celular foi avaliada por meio da incorporação de metil-3H-timidina ao DNA das células e imunomarcação para PCNA. A ultraestrutura foi analisada em microscópio eletrônico de transmissão e de varredura e o citoesqueleto das células por meio de marcação para actina e α-tubulina. Citometria de fluxo (Anexina-V FITC/iodeto de propídeo) foi empregada para diferenciar células necróticas de apoptóticas. Também, foi efetuada marcação para retículo endoplasmático, Bcl-2 (B-célula CLL/linfoma 2), Hsp70 (proteína de choque térmico 70) e Grp78 (glucose-regulated protein 78). Quando injetada no espaço subplantar da pata traseira de camundongos, a CHX induziu alterações necróticas na epiderme, derme e tecido subcutâneo em associação com uma resposta inflamatória reacional, particularmente nas concentrações mais elevadas. Em cultura de fibroblastos, a CHX induziu a diminuição da proliferação celular, causou morte celular por apoptose e necrose, desestruturação do citoesqueleto, alteração da morfologia celular, aumento da área das células, dilatação do retículo endoplasmático rugoso e acúmulo de proteínas nas cisternas. Além disso, a CHX causou aumento da expressão de Hsp70, de Grp78 (indicadores de estresse celular) e de Bcl-2 (proteína anti-apoptótica). Em conclusão, a CHX injetada no espaço subplantar da pata traseira de camundongos induz efeitos tóxicos severos. Além disso, a CHX adicionada em cultura de fibroblastos causou estresse do retículo endoplasmático como consequência do acúmulo de proteínas nas cisternas e induziu a morte celular por necrose e apoptose via estresse do retículo endoplasmático, além de causar estresse celular. Os resultados sugerem que a CHX poderia ter um efeito desfavorável na resolução de lesões periapicais em decorrência de sua ação tóxica sobre as células do tecido em torno do ápice dentário. / Because chlorhexidine (CHX) has been recommended as either endodontic irrigant or root canal dressing, this study aimed to characterize in vivo the lesion induced by injection of CHX at concentrations of 0.125, 0.25, 0.5 and 1.0% in the paw of mice at selected time intervals (24 and 48 hours and 7 and 14 days) and in vitro the mode and the cause of cell death (necrosis and /or apoptosis), and the cellular stress caused by exposition of cultured L929 fibroblasts to ascending concentrations of the drug ( 0.000125, 0.00025, 0.0005, 0.001, 0.002, 0.004, 0.008 and 0.016%) for 24 hours. The cell proliferation assay was performed by measuring incorporation of metil-3H-thymidine to cell DNA and immunocytochemical staining analysis of PCNA. The cell ultrastructure was analyzed in transmission and scanning electron microscopes and the cell cytoskeleton by florescence analysis of actin and α- tubulin. Apoptosis and necrosis were discriminated by flow cytometry with annexin V-FITC and PI. In addition endoplasmic reticulum, Bcl-2 (B-cell CLL/lymphoma 2), Hsp70 (heat shock protein 70) and Grp78 (glucoseregulated protein 78) were detected by fluorescence. CHX injected in the sub plantar space of the hind paw of mice induced necrotic changes in the epidermis, dermis and subcutaneous tissue in association with reactive inflammatory response, particularly at higher concentrations. In cultured fibroblasts, CHX decreased cellular proliferation, caused cell death by apoptosis and necrosis, disruption of the cytoskeleton, morphological cellular alterations, increased cells size (area), rough endoplasmic reticulum dilatation with accumulation of cysternal protein. In addition, CHX induced increased expression of Hsp 70, Grp78 (indicators of cellular stress) and Bcl-2 (anti-apoptotic protein). It was concluded that CHX injected in the sub plantar space of the hind paw of mice could induce severe toxic effect. In addition CHX caused endoplasmic reticulum stress as a consequence of accumulation of proteins in the endoplasmic reticulum cysterns and induced cell death by apoptosis and necrosis via endoplasmic reticulum stress and caused cellular stress. Taken together, these findings suggest that CHX may have an unfavorable effect on the resolution of apical periodontitis, due a toxic effect on the periapical tissue cells.

Atualmente, a obesidade é considerada uma epidemia mundial. Está associada a um estado de inflamação crônica e ativação do estresse do retículo endoplasmático (ERE), relacionados à patogênese de diversas doenças como diabetes mellitus tipo 2, doenças cardiovasculares, câncer, hipertensão, dentre outras. Nesse contexto, são necessários estudos para encontrar alternativas que melhorem o processo inflamatório. Vários estudos em humanos e animais já demostraram as propriedades anti-inflamatórias do ácido graxo ômega-3. O objetivo do nosso trabalho foi avaliar os efeitos da suplementação do ácido alfa-linolênico (ALA) no metabolismo e no estresse do retículo endoplasmático em obesos grau III. Foi conduzido um estudo prospectivo, randomizado, placebo-controlado, duplo-cego. No total, 52 pacientes foram randomizados para a suplementação com 3g/dia de ALA ou placebo, sendo 27 indivíduos do grupo ômega-3/ALA e 25 do grupo controle. Foi avaliado perfil lipídico, glicídico e inflamatório antes e após suplementação. O tecido adiposo visceral (TAV) foi coletado durante cirurgia bariátrica após suplementação. O perfil de ácidos graxos incorporados no TAV foi avaliado por cromatografia gasosa. Os genes foram avaliados através de PCR em tempo real. Não houve alteração nos níveis séricos de IL-6 (p=0,2201), TNF-? (0.7703) e PCR (p=0,57) após suplementação com ômega-3/ALA, porém observamos diminuição nos níveis séricos de Leptina (p=0.0154) e IP-10 (p=0.0410), citocinas inflamatórias, e aumento na IL-4 (p=0,0211), citocina anti-inflamatória. Foi observado incorporação significativa do ALA (p=0,0002), EPA (p<0,0001) e DHA (p=0,0005) no TAV. Avaliação molecular evidenciou um aumento da expressão gênica do XBP1 (p=0,0013), sXBP1 (p<0,0001), EIF2-? (p=0,0063) e da chaperona CCT4 (p=0,0001) e diminuição na expressão gênica da leptina (p=0,0410). Podemos concluir que o ALA pode modular o ERE através da via da IRE1/XBP, levando ao aumento das chaperonas (CCT4), o que pode demonstrar um potencial terapêutico do ALA em pacientes obesos. / Currently, obesity is considered a worldwide epidemic. It is associated with chronic inflammation and stress activation of the endoplasmic reticulum (ERE), related to the pathogenesis of various diseases such as type 2 diabetes mellitus, cardiovascular diseases, cancer, hypertension, among others. In this context, studies are needed to find alternatives that improve the inflammatory process. Several studies in humans and animals have already demonstrated the anti-inflammatory properties of omega-3 fatty acid. The objective of our study was to evaluate the effects of alpha-linolenic acid (ALA) supplementation on the metabolism and stress of the endoplasmic reticulum in obese patients. A prospective, randomized, placebo-controlled, double-blind study was conducted. In total, 52 patients were randomized to supplementation with 3 g / day of ALA or placebo, 27 individuals from the omega-3 / ALA group and 25 from the control group. Lipid, glycidic and inflammatory profile were evaluated before and after supplementation. Visceral adipose tissue (TAV) was collected during bariatric surgery after supplementation. The fatty acid profile incorporated in the TAV was evaluated by gas chromatography. Genes were evaluated by real-time PCR. There was no change in serum levels of IL-6 (p = 0.2201), TNF-? (0.7703) and CRP (p = 0.57) after supplementation with ALA, but we observed a decrease in serum Leptin levels (P = 0.0154) and IP-10 (p = 0.0410), inflammatory cytokines, and increase in IL-4 (p = 0.0211), anti-inflammatory cytokine. Significant incorporation of ALA (p = 0.0002), EPA (p <0.0001) and DHA (p = 0.0005) into the TAV was observed. Molecular evaluation showed an increase in the gene expression of XBP1 (p = 0.0013), sXBP1 (p <0.0001), EIF2-? (p = 0.0063), GADD34 (p=0,0117) and CCT4 chaperone (p = 0.0001), decrease in the gene expression of leptin (p = 0.0410) and ATF-6 (p=0,0305) and a tendency to decrease the gene expression of CHOP. We can conclude that ALA can modulate ERE through the IRE1 / XBP, PERK and ATF-6 pathways, leading to increased chaperones (CCT4), which may demonstrate a therapeutic potential of ALA in obese patients.

Atualmente, a obesidade é considerada uma epidemia mundial. Está associada a um estado de inflamação crônica e ativação do estresse do retículo endoplasmático (ERE), relacionados à patogênese de diversas doenças como diabetes mellitus tipo 2, doenças cardiovasculares, câncer, hipertensão, dentre outras. Nesse contexto, são necessários estudos para encontrar alternativas que melhorem o processo inflamatório. Vários estudos em humanos e animais já demostraram as propriedades anti-inflamatórias do ácido graxo ômega-3. O objetivo do nosso trabalho foi avaliar os efeitos da suplementação do ácido alfa-linolênico (ALA) no metabolismo e no estresse do retículo endoplasmático em obesos grau III. Foi conduzido um estudo prospectivo, randomizado, placebo-controlado, duplo-cego. No total, 52 pacientes foram randomizados para a suplementação com 3g/dia de ALA ou placebo, sendo 27 indivíduos do grupo ômega-3/ALA e 25 do grupo controle. Foi avaliado perfil lipídico, glicídico e inflamatório antes e após suplementação. O tecido adiposo visceral (TAV) foi coletado durante cirurgia bariátrica após suplementação. O perfil de ácidos graxos incorporados no TAV foi avaliado por cromatografia gasosa. Os genes foram avaliados através de PCR em tempo real. Não houve alteração nos níveis séricos de IL-6 (p=0,2201), TNF-? (0.7703) e PCR (p=0,57) após suplementação com ômega-3/ALA, porém observamos diminuição nos níveis séricos de Leptina (p=0.0154) e IP-10 (p=0.0410), citocinas inflamatórias, e aumento na IL-4 (p=0,0211), citocina anti-inflamatória. Foi observado incorporação significativa do ALA (p=0,0002), EPA (p<0,0001) e DHA (p=0,0005) no TAV. Avaliação molecular evidenciou um aumento da expressão gênica do XBP1 (p=0,0013), sXBP1 (p<0,0001), EIF2-? (p=0,0063) e da chaperona CCT4 (p=0,0001) e diminuição na expressão gênica da leptina (p=0,0410). Podemos concluir que o ALA pode modular o ERE através da via da IRE1/XBP, levando ao aumento das chaperonas (CCT4), o que pode demonstrar um potencial terapêutico do ALA em pacientes obesos. / Currently, obesity is considered a worldwide epidemic. It is associated with chronic inflammation and stress activation of the endoplasmic reticulum (ERE), related to the pathogenesis of various diseases such as type 2 diabetes mellitus, cardiovascular diseases, cancer, hypertension, among others. In this context, studies are needed to find alternatives that improve the inflammatory process. Several studies in humans and animals have already demonstrated the anti-inflammatory properties of omega-3 fatty acid. The objective of our study was to evaluate the effects of alpha-linolenic acid (ALA) supplementation on the metabolism and stress of the endoplasmic reticulum in obese patients. A prospective, randomized, placebo-controlled, double-blind study was conducted. In total, 52 patients were randomized to supplementation with 3 g / day of ALA or placebo, 27 individuals from the omega-3 / ALA group and 25 from the control group. Lipid, glycidic and inflammatory profile were evaluated before and after supplementation. Visceral adipose tissue (TAV) was collected during bariatric surgery after supplementation. The fatty acid profile incorporated in the TAV was evaluated by gas chromatography. Genes were evaluated by real-time PCR. There was no change in serum levels of IL-6 (p = 0.2201), TNF-? (0.7703) and CRP (p = 0.57) after supplementation with ALA, but we observed a decrease in serum Leptin levels (P = 0.0154) and IP-10 (p = 0.0410), inflammatory cytokines, and increase in IL-4 (p = 0.0211), anti-inflammatory cytokine. Significant incorporation of ALA (p = 0.0002), EPA (p <0.0001) and DHA (p = 0.0005) into the TAV was observed. Molecular evaluation showed an increase in the gene expression of XBP1 (p = 0.0013), sXBP1 (p <0.0001), EIF2-? (p = 0.0063), GADD34 (p=0,0117) and CCT4 chaperone (p = 0.0001), decrease in the gene expression of leptin (p = 0.0410) and ATF-6 (p=0,0305) and a tendency to decrease the gene expression of CHOP. We can conclude that ALA can modulate ERE through the IRE1 / XBP, PERK and ATF-6 pathways, leading to increased chaperones (CCT4), which may demonstrate a therapeutic potential of ALA in obese patients.

Methamphetamine (METH) is a potent psychostimulant known to cause cognitive abnormalities and neurodegenerative changes in the brains of METH abusers. One approach for developing therapies for METH abuse is to understand the molecular mechanisms of toxicity of the drug. Investigations in our laboratory and elsewhere have shown that single intraperitoneal injections of METH (30-40 mg/kg of body weight) can cause damage to striatal and cortical monoaminergic systems and induce neuronal apoptosis in the striatum of rodents via activation of endoplasmic reticulum (ER) and mitochondrial death pathways. Hence, the purpose of this thesis was to investigate if toxic binge METH injections can cause ER- and mitochondria-induced stress in the rat striatum. Recent studies have suggested that dopamine (DA) D1 and D2 receptors might mediate neuronal apoptosis in the striatum after single toxic METH doses. We therefore hypothesized that signaling through these two types of DA receptors might activate toxic effects of the binge METH regimen. The role of DA D1 or D2 receptors in METH-induced cell death pathways was thus examined by using pharmacological inhibitors of these receptors. In this dissertation, I report that binge METH regimen caused differential changes in immediate early genes (IEGs) that are known to influence synaptic changes in the brain. METH-induced changed in the expression of the IEGs were dependent on DA D1 receptor stimulation. The second study examined the effects of binge METH on the expression of ER stress- and mitochondrial dysfunction-responsive genes. Pretreatment with the DA D1 receptor antagonist, SCH23390, caused complete inhibition of METH-induced ER and mitochondrial stresses whereas the DA D2 receptor antagonist, raclopride, provided only partial blockade. SCH23390 also blocked METH-induced hyperthermia whereas raclopride failed to do so. Interestingly, both antagonists attenuated METH-induced dopaminergic and serotonergic deficits in the striatum. Moreover, SCH23390 but not raclopride blocked METH-induced serotonergic deficits in cortical tissues. I also found that METH treatment induced upregulation of activin βA mRNA, increased TGF-β and phosphorylated Smad2 proteins in the rat striatum. SCH23390 pretreatment completely blocked all these effects whereas raclopride did not block METH-induced increases in TGF-β expression.

La protéine p97/VCP est un membre de la famille des ATPase AAA+ et joue un rôle majeur dans de nombreux processus cellulaires tel que le contrôle de l’homéostasie protéique ou de fonctions associées à la chromatine (transcription, réplication, dommage à l’ADN, progression du cycle cellulaire). De plus, la protéine p97/VCP est impliquée dans un nombre croissant de maladies dont les cancers où il a été montré qu’elle contribue à l’homéostasie protéique et l’adaptation au stress oncogéniques. En effet, l’expression de la protéine p97/VCP est augmentée dans de nombreux cancers et dans certains cas corrèle avec une récurrence de la tumeur et un mauvais pronostique pour les patients. Cependant, le mécanisme moléculaire précis par lequel la protéine p97/VCP régule l’homéostasie protéique des cellules tumorales reste incertain. Pour remédier à cela, nous avons démontré un rôle de la protéine p97/VCP dans le contrôle de l’expression des gènes lors du stress du Réticulum Endoplasmique (RE). Nous avons trouvé que en conditions basales, la protéine RuvBL2 fait partie d’un complexe remodeleur de la chromatine qui contient les protéines HDAC1 et mSin3A et agit comme un répresseur des gènes de stress du RE. De plus, nous avons identifié le gène Gli1, un effecteur connu de la voie de signalisation Hedgehog comme cible de la protéine p97/VCP et du complexe RuvBL2-HDAC1-mSin3A. Ainsi en condition de stress du RE, la voie de signalisation Hedgehog qui a été impliqué dans le développement de cancers est activée. Globalement, nos travaux indiquent que p97/VCP agit comme un interrupteur moléculaire pour inactiver le complexe répresseur RuvBL2-HDAC1 en condition de stress du RE et ainsi activer les gènes de stress du RE et de la voie de signalisation Hedhehog de façon non-canonique. / P97/VCP is a member of the AAA+ ATPase family that plays major roles in various cellular processes including control of protein homeostasis and chromatin-associated functions (transcription, replication, DNA damage, cellular cycle progression). Moreover, p97/VCP is involved in a growing number of diseases including cancers in which it has been shown to contribute to protein homeostasis and adaptation to oncogenic stresses. Indeed, p97/VCP expression is increased in numerous cancers and in some cases correlates with tumor recurrence and poor prognosis for patients. However, the precise mechanism by which p97/VCP regulates tumor cell proteostasis remains unclear. To address this, we demonstrated a role of p97/VCP in gene expression control upon endoplasmic reticulum (ER) stress. We found that in basal conditions, RuvBL2 is part of chromatin remodeler complex that included HDAC1 and mSin3A and act as a repressor of ER stress genes. However under ER stress, ubiquitinylated RuvBL2 is degraded by p97/VCP thus causing activation of ER stress genes. Moreover, we have identified GLI1, a known effector of Hedgehog signaling, as a target of the p97/VCP and RuvBL2-HDAC1-mSin3A complex. As a result under ER stress conditions, the Hedgehog pathway which have been linked to cancer development is non-canonically activated. Overall, our work indicated that p97/VCP acts as a molecular switch to inactivate RuvBL2-HDAC1 repressor complex under ER stress thus activating ER stress genes and Hedgehog genes in a non-canonical manner.

La méthamphétamine (METH) est une drogue stimulante qui peut causer des déficiences des fonctions cognitives et des dommages irréversibles dans le cerveau des utilisateurs. Il est important de comprendre les mécanismes moléculaires de la toxicité de la drogue pour pouvoir développer des traitements pour contrer les effets toxiques de la METH. Plusieurs études dans notre laboratoire et autres ont montré qu’une seule dose élevée de METH (30-40 mg/kg de poids corporel) suffit à endommager l’arborisation terminale des neurones dopaminergiques dans le striatum et le cortex chez les rongeurs, de même qu’elle peut causer l’activation des signaux apoptotiques produits a partir du réticulum endoplasmique (RE) et de la mitochondrie dans le striatum. De ce fait, le but de cette thèse était d’analyser si la dose toxique de 40 mg/kg de METH injectée par faibles doses répétées (4 fois, avec des intervalles de 2 heures), appelée « binge METH », peut aussi causer des stress cellulaires du RE et de la mitochondrie dans le striatum. Des travaux récents ont suggéré que les récepteurs D1 et D2 de la dopamine pourraient être les intermédiaires de l’apoptose des neurones dans le striatum causée par l’administration d’une unique toxique dose de METH. Nous avons alors émis l’hypothèse que les messages cellulaires diriges par la stimulation des récepteurs D1 et D2 de la dopamine pourraient être à l’ origine des effets toxiques du « binge modele ». Le rôle des récepteurs de la dopamine sur l’activation des signaux de l’apoptose a été examiné en utilisant des antagonistes de ces récepteurs. Dans cette dissertation, je donne la preuve que « binge METH » affecte l’expression des immediate early genes de façon différente. Il semble que ces effets soient dépendants de la stimulation du récepteur D1. Un autre volet de cette dissertation a analysé les effets de « binge METH » sur l’expression de gènes impliqués dans la réponse au stress du RE et à l’altération de la fonction de la mitochondrie. Le prétraitement avec l’antagoniste du récepteur D1 de la dopamine, SCH23390, a complètement bloqué l’apparition de ces stress cellulaires après les injections de METH, alors que l’antagoniste du récepteur D2, raclopride, a eu des effets minimes. SCH23390 a aussi bloqué l’effet de METH à causer l’augmentation de la température corporelle des animaux, mais pas raclopride. Cependant, les deux antagonistes ont protégés contre les pertes dans plusieurs marqueurs des neurones de dopamine et sérotonine dans le striatum. De plus, SCH23390, mais non raclopride, a aussi protégé les neurones de sérotonine dans le cortex. Durant mes travaux, j’ai aussi identifié qu’il y a une augmentation de l’ARN messager de activin βA, la protéine TGF-β et Smad2 phosphorylée après les injections de METH. Ces effets sont réduits suite à un prétraitement par SCH23390 ; cependant, raclopride n’a eu aucun effet sur l’expression de TGF-β.En résumé, ces nouvelles données suggèrent que le récepteur D1 joue un rôle prédominant dans la toxicité de la METH. / Methamphetamine (METH) is a potent psychostimulant known to cause cognitive abnormalities and neurodegenerative changes in the brains of METH abusers. One approach for developing therapies for METH abuse is to understand the molecular mechanisms of toxicity of the drug. Investigations in our laboratory and elsewhere have shown that single intraperitoneal injections of METH (30-40 mg/kg of body weight) can cause damage to striatal and cortical monoaminergic systems and induce neuronal apoptosis in the striatum of rodents via activation of endoplasmic reticulum (ER) and mitochondrial death pathways. Hence, the purpose of this thesis was to investigate if toxic binge METH injections can cause ER- and mitochondria-induced stress in the rat striatum. Recent studies have suggested that dopamine (DA) D1 and D2 receptors might mediate neuronal apoptosis in the striatum after single toxic METH doses. We therefore hypothesized that signaling through these two types of DA receptors might activate toxic effects of the binge METH regimen. The role of DA D1 or D2 receptors in METH-induced cell death pathways was thus examined by using pharmacological inhibitors of these receptors. In this dissertation, I report that binge METH regimen caused differential changes in immediate early genes (IEGs) that are known to influence synaptic changes in the brain. METH-induced changed in the expression of the IEGs were dependent on DA D1 receptor stimulation. The second study examined the effects of binge METH on the expression of ER stress- and mitochondrial dysfunction-responsive genes. Pretreatment with the DA D1 receptor antagonist, SCH23390, caused complete inhibition of METH-induced ER and mitochondrial stresses whereas the DA D2 receptor antagonist, raclopride, provided only partial blockade. SCH23390 also blocked METH-induced hyperthermia whereas raclopride failed to do so. Interestingly, both antagonists attenuated METH-induced dopaminergic and serotonergic deficits in the striatum. Moreover, SCH23390 but not raclopride blocked METH-induced serotonergic deficits in cortical tissues. I also found that METH treatment induced upregulation of activin βA mRNA, increased TGF-β and phosphorylated Smad2 proteins in the rat striatum. SCH23390 pretreatment completely blocked all these effects whereas raclopride did not block METH-induced increases in TGF-β expression.

O melanoma é o tipo de câncer de pele mais letal, apesar de ser o menos incidente. Em virtude de sua alta letalidade e de sua crescente incidência, estudos sobre melanoma são de fundamental importância nos dias de hoje. Assim como células tumorais em geral, células de melanoma apresentam características metabólicas diferenciadas, como, por exemplo, altos níveis de espécies reativas de oxigênio e alta taxa de síntese proteica. Essas modificações no metabolismo dispararam vias de resposta a estresse, como a \"Unfolded Protein Response\" (UPR), contudo, essas células se adaptam a esse estresse constante, que não culmina com a morte das mesmas. Além disso, o padrão de glicosilação em células tumorais também é sabidamente alterado, entre outros motivos, pela expressão diferencial de enzimas da via de glicosilação, como a N-acetilglicosaminiltransferase 5 (MGAT5). Relacionando essas duas características de células de melanoma, propusemo-nos a avaliar se a alta expressão de MGAT5A ( e/ou MGAT5B) funcionaria como uma resposta adaptativa de células de melanoma ao estresse de retículo endoplasmático, e seria, portanto, responsável por manter o equilíbrio diferenciado nessas células. Durante o desenvolvimento desse estudo, foi possível comprovar que a indução de estresse de retículo por meio de tratamento com tunicamicina, um inibidor da N-glicosilação e indutor clássico de UPR, sensibilizou as células de melanoma ao posterior tratamento com cisplatina. Contudo, o tratamento com swainsonina, um inibidor do processamento dos N-glicanos que ocorre no complexo de Golgi, não foi capaz nem de disparar \"Unfolded Protein Response\" nem de induzir morte nessas células e, talvez por esse motivo, não apresentou efeito sensibilizador frente à cisplatina. Além disso, foi observado que as linhagens tumorigênicas apresentam maior expressão de MGAT5A em comparação à linhagem não-tumorigênica melan-a. As tentativas de realização de silenciamento de MGAT5A não foram exitosas. Informações relacionando estresse de retículo e N-glicosilação aberrante em células tumorais ainda serão foco de estudo em nosso grupo. Com os resultados apresentados, é possível concluir que o equilíbrio diferencial dos níveis de estresse de retículo em que se encontram as linhagens tumorigênicas do nosso modelo é importante para a sobrevivência das mesmas. Além disso, é de nosso interesse avaliar a dependência de células tumorais das vias ativadas pela superexpressão de MGAT5A, caso ela realmente exista / Melanoma is the most lethal skin cancer, despite being the least prevalent. Due to its lethality and resistance to a variety of known chemotherapeutic drugs, studies on melanoma are paramount. Tumor cells in general, and melanoma cells particularly, commonly present a disturbed metabolic rate, e.g., altered metabolism of reactive oxygen species and increased rates of protein synthesis. Altogether these perturbations trigger the Unfolded Protein Response (UPR); however, tumor cells are adapted to these conditions and are able to survive. Besides, glycosylation of tumor cells is commonly altered, due to differentiated expression rates of N-glycosylation enzymes, like N-acetylglucosaminyltransferase 5 (MGAT5). Considering these information together, we proposed that the sustained overexpression of MGAT5A (and/or MGAT5B) observed in Tm1 and Tm5 melanoma cells is part of an adaptive response to reticulum stress, maintaining an unstable equilibrium in tumor cells. In this work, we observed that the induction of endoplasmic reticulum stress caused by tunicamycin treatment, a N-glycosylation inhibitor and UPR inducer, sensitized melanoma cells to further cisplatin treatment. In contrast, swainsonine treatment, an inhibitor of Golgi N-glycan processing pathway, did not cause cell death nor UPR signaling, and this may be the reason why this treatment did not sensitize cells to cisplatin treatment. MGAT5A silencing was not successful yet. Altogether, the results above show that the unstable equilibrium under which Tm1 and Tm5 tumor cells are seems necessary for their survival. Therefore, it seems that upon malignant transformation, melanoma cells present dependence of MGAT5A expression. Its our interest exploit this melanoma model to understand the concept of oncogenic dependence for MGAT5A expression in the case of melanomas, if it exists

de tumorigênese em melanomas, ainda não há tratamento eficaz para melanomas metastáticos. Esta ineficácia terapêutica pode estar relacionada com a adaptação e seleção de células de melanoma à indução de estresse de RE. Ultrapassar os níveis sustentados de estresse de RE, interferindo nas vias de adaptação a este estresse, foi o alvo deste estudo na tentativa de propor uma nova estratégia terapêutica para sensibilizar células de melanoma a morte induzida por cisplatina. Mostramos que GADD153, um dos componentes da via de UPR (Unfolded Protein Response) responsável por induzir apoptose em reposta ao estresse de RE, está excluída do núcleo em melanomas primários, metástases ganglionares e viscerais. Este dado sugere que a localização citoplasmática do fator de transcrição GADD153 possa estar envolvida na resposta adaptativa de melanomas ao estresse de RE, uma vez que se sabe que GADD153 se acumula no núcleo em resposta a este estresse. Investigamos se a indução de estresse de RE seria capaz de induzir a translocação de GADD153 para o núcleo e resultar na sensibilização de células de melanoma a morte induzida por cisplatina (CDDP). Realizamos o tratamento de células de melanoma (SbCl2, Mel85, SK-MEL- 29, SK-MEL-28 e SK-MEL-147) com tunicamicina (Tuni), indutor clássico de estresse de RE, previamente ao tratamento com CDDP. Demonstramos que em todas as linhagens exceto em SK-MEL-29, houve um aumento na porcentagem de células hipodiploides (>50%) no tratamento combinado (Tuni>CDDP) comparado ao tratamento com CDDP. As células SK-MEL-147 se mostraram mais sensíveis à indução de estresse de RE e as células SK-MEL-29 mais resistentes. Algumas diferenças entre estas linhagens como a expressão de GRP78 de superfície e presença de oligossacarídeos ?1-6 ligados de superfície podem estar relacionadas com esta resposta diferencial ao estresse de RE. Em todas as linhagens verificamos a acúmulo dos marcadores de UPR, GRP78 e GADD153, após o tratamento com tunicamicina. Além disso, GADD153 foi direcionada para o núcleo em reposta ao tratamento com tunicamicina. O acúmulo de vacúolos acídicos, da proteína autofágica LC3-II e de ROS após o tratamento com Tuni>CDDP, sugerem que tanto a autofagia quanto o estresse oxidativo parecem estar envolvidos na resposta de sensibilização. A inibição de autofagia com cloroquina aumentou a morte induzida por Tuni>CDDP, sugerindo que autofagia desempenha função protetora neste esquema terapêutico. Testamos um segundo agente genotóxico, temozolomida (TMZ), uma droga equivalente à dacarbazina, e a mesma capacidade de sensibilização foi observada pelo prévio tratamento com tunicamicina. A validação deste conceito in vivo foi dificultada pela acentuada toxicidade apresentada por tunicamicina. Avaliamos alguns candidatos a agentes estressores do RE que poderiam apresentar menor toxicidade celular, como swainsonina, atorvastatina, metformina e o composto de cobre [Cu2(apyhist)2(dpam)](ClO4)4. No entanto, não obtivemos resultados promissores com nenhum destes candidatos. Estes resultados mostram que as células tumorais podem ser pré-condicionadas à morte celular se expostas a um prévio estressor de RE, como Tuni, o que leva ao comprometimento da resposta adaptativa a indutores de morte celular como CDDP e TMZ. No entanto, ainda é necessário o estudo de agentes indutores de estresse de RE pouco tóxicos para que esta estratégia terapêutica possa ser utilizada em pacientes com melanoma / Melanoma is among the most aggressive malignancies with increasing worldwide incidence and there is no effective treatment for the metastatic disease. The absence of an effective therapy may be due to adaptation and selection of melanoma cells to endoplasmic reticulum (ER) stress. We showed that GADD153, one of the components of the ER stress-mediated apoptosis pathway, was mostly excluded from the nucleus of primary and metastatic melanoma cells compared to nevus cells. These data suggest that the unexpected GADD153 cellular localization could be involved in melanoma cell adaption to ER stress, since GADD153 accumulates in the nucleus during ER stress. Unfolded protein response (UPR) signaling induced in response to ER stress, is a dual process that induces a protective response to restore ER homeostasis or cell death if ER stress is severe or persistent. We investigated if induction of ER stress was a potential strategy to chemosensitize melanoma cells to a second insult by surpassing the adaptive levels to ER stress. We first treated human melanoma cells (SbCl2, SK-MEL-28, Mel85, SK-MEL-29 and SK-MEL-147) with tunicamycin (Tuni), an ER stress inducer, before cisplatin (CDDP) treatment. CDDP is a low cost chemotherapeutic drug currently used in Brazil as a second line for melanoma treatment, especially in youngsters. All cell lines, except SK-MEL-29, demonstrated an >50% increase in the percentage of hypodiploid cells with Tuni>CDDP treatment when compared to CDDP only. The same results were obtained with temozolomide (TMZ), equivalent drug to the active form of dacarbazine, the first line of cytotoxic treatment of melanomas. UPR markers, GRP78 and nuclear translocation of GADD153 were induced by Tuni. Differences between SK-MEL-29 and SK-MEL-147 as cell surface GRP78 and ?1-6 oligossacharides can be related with the differential ER stress sensitization observed in these cells. One of the cellular mechanisms that are regulated by ER stress is autophagy. Accordingly, we observed an increase in the acidic vesicular organelles and accumulation of LC3II in response to Tuni>CDDP treatment. Autophagy inhibition with chloroquine increased Tuni>CDDP induced-cell death, suggesting that autophagy plays a protective role in this response. Oxidative stress can be involved in this scenario since we demonstrated an accumulation of reactive oxygen species in response to Tuni>CDDP. Tunicamycin was cytotoxic in vivo and we investigated alternatives to this antibiotic as swainsonine, atorvastatin, metformin and [Cu2(apyhist)2(dpam)](ClO4)4 but we did not observed ER stress induction. These results indicate that tumor cells could be preconditioned to cell death if exposed to a first ER stressor, such as Tuni, which would compromise an effective adaptive response to a cell death inducer, as CDDP and TMZ. This combined approach may be a promising strategy for melanoma therapy but further studies are necessary to find noncytotoxic alternatives to tunicamycin