Résumé La prédominance de l'obésité qui touche les enfants et les adultes a augmenté dans le monde entier ces dernières décennies. Les différentes études épidémiologiques ont prouvé que l'obésité est devenue une préoccupation profonde de santé aux États-Unis et au Canada. Il a été montré que l'obésité a beaucoup d’effets sur la santé ainsi il serait important de trouver différentes causes pour le gain de poids. Il est clair que l'obésité soit la condition de multiples facteurs et implique des éléments génétiques et environnementaux. Nous nous concentrons sur les facteurs diététiques et particulièrement le fructose où sa consommation a parallèlement augmenté avec l'augmentation du taux d'obésité. La forme principale du fructose est le sirop de maïs à haute teneur en fructose (HFCS) qui est employé en tant qu'édulcorant primordial dans la plupart des boissons et nourritures en Amérique du Nord. Il a été suggéré que la prise du fructose serait probablement un facteur qui contribue à l’augmentation de la prédominance de l'obésité. L'objectif de cette étude était d'évaluer s'il y a un rapport entre la consommation du fructose et le risque d'obésité. Nous avons travaillé sur deux bases de données des nations Cree et Inuit. Nous avons eu un groupe de 522 adultes Cree, (263 femmes et 259 hommes) dans deux groupes d'âge : les personnes entre 20 et 40 ans, et les personnes de 40 à 60 ans. Nous les avons classés par catégorie en quatre groupes d'indice de masse corporelle (IMC). L'outil de collecte de données était un rappel de 24 heures. En revanche, pour la base de données d'Inuit nous avons eu 550 adultes (301 femmes et 249 hommes) dans deux groupes d'âge semblables à ceux du Cree et avec 3 catégories d’indice de masse corporelle. Les données dans la base d'Inuit ont été recueillies au moyen de deux rappels de 24 heures. Nous avons extrait la quantité de fructose par 100 grammes de nourriture consommés par ces deux populations et nous avons créé des données de composition en nourriture pour les deux. Nous avons pu également déterminer les sources principales du fructose pour ces populations. Aucun rapport entre la consommation du fructose et l’augmentation de l’indice de masse corporelle parmi les adultes de Cree et d'Inuit n’a été détecté. Nous avons considéré l’apport énergétique comme facteur confondant potentiel et après ajustement, nous avons constaté que l'indice de masse corporelle a été associé à l’apport énergétique total et non pas à la consommation du fructose. Puisque dans les études qui ont trouvé une association entre la consommation de fructose et l’obésité, le niveau de la consommation de fructose était supérieure à 50 grammes par jour et comme dans cette étude ce niveau était inférieur à cette limite (entre 20.6 et 45.4 g/jour), nous proposons que des effets negatifs du fructose sur la masse corporelle pourraient être testés dans des populations à plus haute consommation. Les essais cliniques randomisés et éventuelles études cohortes avec différents niveaux de consommation de fructose suivis à long terme pourraient aussi être utiles. Mots clés : fructose, sirop de maïs à haute teneur en fructose (HFCS), obésité et poids excessif / Summary The prevalence of obesity has increased worldwide in recent decades in both children and adults. Different epidemiologic studies have shown that obesity has become a serious health concern in United States and Canada. It has been proved that obesity has many adverse health outcomes so it is important to identify the different causes of weight gain. It is clear that obesity is a multifactor condition and involves both genetic and environmental elements. In this study, we focus on dietary factors, specifically the consumption of fructose that has increased in parallel to the increase in the obesity rate. The main form of fructose in the diet is high fructose corn syrup (HFCS) that is used principally as a sweetener in most beverages and foods in North America. It has been suggested that the intake of fructose may possibly be a contributing factor to the increased incidence of obesity. The objective of this study was to assess if there is a relationship between consumption of fructose and risk of obesity. We worked on two databases. The first database contained 24-hour recall data collected from a sample of 522 Cree adults (263 women and 259 men), divided into two age groups: people between 20 and 40 years old, and people from 40 to 60 years old. We categorized them into four body mass index (BMI) groups. The second database contained data from two 24-hour recalls administered to 550 Inuit adults (301 women and 249 men). These adults were divided into two age groups similar to Cree and with three BMI categories. The amount of fructose per 100 grams of food consumed by these two samples was calculated and we created food composition data for both. We also determined the main sources of fructose in these populations that was sugar sweetened beverages. Based on our results, we could not detect any relationship between consumption of fructose and an increase in BMI among Cree and Inuit adults. We considered energy intake as a potential cofounding factor and, after adjustment, we found that BMI was associated with total energy intake and not with the consumption of fructose. Since in studies that have found this association the level of fructose consumption was more than 50 grams per day but in this study, this level was lower than this limit ( from 20.6 to 45.4 g / day) , we suggest that negative effects of fructose on body weight may appear only at higher dose. Randomized clinical trials and prospective cohort studies using different levels of consumption with long term follow up could be useful. Key words: Fructose, High Fructose Corn Syrup (HFCS), Obesity, and Overweight

Foram conduzidos dois experimentos com objetivo de avaliar o efeito da substituição do milho moído por diferentes co-produtos da indústria sobre o desempenho e metabolismo de bezerros em aleitamento. No primeiro experimento, 24 bezerros da raça Holandês foram distribuídos em três tratamentos, de acordo com o nível de inclusão de polpa cítrica desidratada (PC): (1) concentrado contendo 64% de milho e 0% de PC (0PC); (2) concentrado contendo 32% de milho e 32% de PC (50PC); e (3) concentrado contendo 0% de milho e 64% de PC (100PC). No segundo experimento, 36 bezerros da raça Holandês foram distribuídos em quatro tratamentos, de acordo com o nível de inclusão de melaço de cana líquido (ME) e xarope de glicose (XG): (1) concentrado contendo 65% de milho, 0% de ME e 0% XG (0ME); (2) concentrado contendo 60% de milho e 5% ME (5ME); (3) concentrado contendo 55% de milho e 10% de ME (10ME); e (4) concentrado contendo 60% de milho e 5% de XG (5XG). Os animais de ambos os experimentos receberam diariamente 4 L de sucedâneo lácteo, além de concentrado e água ad libitum. O consumo do concentrado e o escore fecal foram controlados diariamente. Semanalmente os animais foram pesados e tiveram as medidas corporais aferidas. Amostras de sangue foram colhidas semanalmente para determinação de glicose, lactato e ?-hidroxibutirato. Amostras de fluído ruminal foram colhidas nas semanas 4, 6 e 8 para determinação de pH, N-amoniacal e ácidos graxos de cadeia curta (AGCC). Na oitava semana de vida os animais foram abatidos para avaliação do desenvolvimento do trato digestório superior (peso e volume dos compartimentos e tamanho, área e número das papilas ruminais). No primeiro experimento não houve diferença entre tratamentos (P>0,05) para as variáveis de consumo, desempenho, parâmetros sanguíneos e ruminais, exceto para a concentração de butirato, onde os tratamentos 50PC e 100PC apresentaram maior (P<0,05) concentração que 0PC. Este resultado está relacionado ao maior (P<0,05) peso do trato digestório superior total, maior proporção do retículo-rúmen e área das papilas ruminais dos tratamentos com inclusão de PC, uma vez que o butirato é o principal AGCC estimulador do desenvolvimento ruminal. Dessa forma, a substituição parcial ou total do milho por PC no concentrado inicial não altera o desempenho de bezerros leiteiros, podendo ainda apresentar efeitos positivos no metabolismo ruminal e desenvolvimento do trato digestório superior. No segundo experimento não houve efeito de tratamento (P>0,05) para as variáveis de consumo, desempenho e escore fecal. Porém, observou-se aumento (P<0,05) na concentração total de AGCC, acetato e propionato do tratamento 5ME quando comparado à 0ME, sendo que os demais não diferiram de 5ME e 0ME. Essa alteração no metabolismo ruminal não foi acompanhada (P>0,05) por mudanças nos parâmetros sanguíneos ou de desenvolvimento do trato digestório superior. Pode-se concluir que a substituição do milho por 5 e 10% de ME ou 5% de XG no concentrado não prejudica o desenvolvimento corporal de bezerros leiteiros, sendo uma alternativa ao uso do milho na composição de dietas sólidas para esta classe animal. / Two studies were conducted to evaluate the effect of replacing corn grain by co-products, on the performance and changes in the metabolism of dairy calves. In the first study, 24 Holstein calves were divided into three groups, according to level of inclusion of citrus pulp (CP): (1) starter containing 64% corn and 0% CP (0CP), (2) starter containing 32% corn and 32% CP (50CP), and (3) starter containing 0% corn and 64% CP (100CP). In the second study, 36 Holstein calves were allocated four treatments according to level of inclusion of liquid sugar cane molasses (MO) or glucose syrup (GS): (1) starter containing 65% corn, 0% MO and 0% GS (0MO), (2) starter containing 60% corn and 5% MO (5MO), (3) starter containing 55% corn and 10% MO (10MO), and (4) starter containing 60% corn and 5% GS (5GS). The animals of both experiments received 4 L milk replacer daily. Starter and water were provided ad libitum. Starter intake and fecal score were monitored daily. Weekly, the animals were weighed and had their body measurements monitored until eight weeks. Blood samples were taken weekly for glucose, lactate and ?-hydroxybutyrate analysis. Ruminal fluid samples were collected at weeks 4, 6 and 8 of age to pH, ammonia-N and short chain fatty acids (SCFA) determination. In the eighth week of life animals were slaughtered to evaluate the development of the upper digestive tract (weight and volume of the compartments, as well as size, area and number of ruminal papillae). In the first experiment there were no differences among treatments (P>0.05) for starter intake, performance, ruminal and blood parameters, except for the concentration of butyrate, where treatments 50CP and 100CP had higher concentration (P<0.05) than 0CP. This result is related to the higher (P<0.05) weight of total upper digestive tract, proportion of the reticulum-rumen and rumen papillae area of treatments including CP, since butyrate is the main SCFA stimulating rumen development. Thus, the partial or total replacement of corn by citrus pulp in the starter does not change the performance of calves, and may present positive effects on ruminal metabolism and development of the upper digestive tract. In the second study there was no effect of the starter composition (P>0.05) for starter intake, performance or fecal scores. However, there was an increase (P<0.05) in the total SCFA, acetate and propionate concentration for treatment 5MO compared to 0MO, whereas the other treatments did not differ from 5MO and 0MO. This change in ruminal metabolism was not accompanied (P>0.05) by changes in blood parameters and development of the upper digestive tract. It may be concluded that the substitution of corn for 5 and 10% MO or 5% GS in the starter has no detrimental effect on body development of dairy calves, being an alternative to the use of corn in solid feed composition for these animals.

Résumé La prédominance de l'obésité qui touche les enfants et les adultes a augmenté dans le monde entier ces dernières décennies. Les différentes études épidémiologiques ont prouvé que l'obésité est devenue une préoccupation profonde de santé aux États-Unis et au Canada. Il a été montré que l'obésité a beaucoup d’effets sur la santé ainsi il serait important de trouver différentes causes pour le gain de poids. Il est clair que l'obésité soit la condition de multiples facteurs et implique des éléments génétiques et environnementaux. Nous nous concentrons sur les facteurs diététiques et particulièrement le fructose où sa consommation a parallèlement augmenté avec l'augmentation du taux d'obésité. La forme principale du fructose est le sirop de maïs à haute teneur en fructose (HFCS) qui est employé en tant qu'édulcorant primordial dans la plupart des boissons et nourritures en Amérique du Nord. Il a été suggéré que la prise du fructose serait probablement un facteur qui contribue à l’augmentation de la prédominance de l'obésité. L'objectif de cette étude était d'évaluer s'il y a un rapport entre la consommation du fructose et le risque d'obésité. Nous avons travaillé sur deux bases de données des nations Cree et Inuit. Nous avons eu un groupe de 522 adultes Cree, (263 femmes et 259 hommes) dans deux groupes d'âge : les personnes entre 20 et 40 ans, et les personnes de 40 à 60 ans. Nous les avons classés par catégorie en quatre groupes d'indice de masse corporelle (IMC). L'outil de collecte de données était un rappel de 24 heures. En revanche, pour la base de données d'Inuit nous avons eu 550 adultes (301 femmes et 249 hommes) dans deux groupes d'âge semblables à ceux du Cree et avec 3 catégories d’indice de masse corporelle. Les données dans la base d'Inuit ont été recueillies au moyen de deux rappels de 24 heures. Nous avons extrait la quantité de fructose par 100 grammes de nourriture consommés par ces deux populations et nous avons créé des données de composition en nourriture pour les deux. Nous avons pu également déterminer les sources principales du fructose pour ces populations. Aucun rapport entre la consommation du fructose et l’augmentation de l’indice de masse corporelle parmi les adultes de Cree et d'Inuit n’a été détecté. Nous avons considéré l’apport énergétique comme facteur confondant potentiel et après ajustement, nous avons constaté que l'indice de masse corporelle a été associé à l’apport énergétique total et non pas à la consommation du fructose. Puisque dans les études qui ont trouvé une association entre la consommation de fructose et l’obésité, le niveau de la consommation de fructose était supérieure à 50 grammes par jour et comme dans cette étude ce niveau était inférieur à cette limite (entre 20.6 et 45.4 g/jour), nous proposons que des effets negatifs du fructose sur la masse corporelle pourraient être testés dans des populations à plus haute consommation. Les essais cliniques randomisés et éventuelles études cohortes avec différents niveaux de consommation de fructose suivis à long terme pourraient aussi être utiles. Mots clés : fructose, sirop de maïs à haute teneur en fructose (HFCS), obésité et poids excessif / Summary The prevalence of obesity has increased worldwide in recent decades in both children and adults. Different epidemiologic studies have shown that obesity has become a serious health concern in United States and Canada. It has been proved that obesity has many adverse health outcomes so it is important to identify the different causes of weight gain. It is clear that obesity is a multifactor condition and involves both genetic and environmental elements. In this study, we focus on dietary factors, specifically the consumption of fructose that has increased in parallel to the increase in the obesity rate. The main form of fructose in the diet is high fructose corn syrup (HFCS) that is used principally as a sweetener in most beverages and foods in North America. It has been suggested that the intake of fructose may possibly be a contributing factor to the increased incidence of obesity. The objective of this study was to assess if there is a relationship between consumption of fructose and risk of obesity. We worked on two databases. The first database contained 24-hour recall data collected from a sample of 522 Cree adults (263 women and 259 men), divided into two age groups: people between 20 and 40 years old, and people from 40 to 60 years old. We categorized them into four body mass index (BMI) groups. The second database contained data from two 24-hour recalls administered to 550 Inuit adults (301 women and 249 men). These adults were divided into two age groups similar to Cree and with three BMI categories. The amount of fructose per 100 grams of food consumed by these two samples was calculated and we created food composition data for both. We also determined the main sources of fructose in these populations that was sugar sweetened beverages. Based on our results, we could not detect any relationship between consumption of fructose and an increase in BMI among Cree and Inuit adults. We considered energy intake as a potential cofounding factor and, after adjustment, we found that BMI was associated with total energy intake and not with the consumption of fructose. Since in studies that have found this association the level of fructose consumption was more than 50 grams per day but in this study, this level was lower than this limit ( from 20.6 to 45.4 g / day) , we suggest that negative effects of fructose on body weight may appear only at higher dose. Randomized clinical trials and prospective cohort studies using different levels of consumption with long term follow up could be useful. Key words: Fructose, High Fructose Corn Syrup (HFCS), Obesity, and Overweight

Bigleaf maple tapping has become increasingly popular on Vancouver Island and additional information is needed to assist in the sustainable development of this non-timber forest product. This research is an exploratory study that investigates sap flow in the 2006/2007 season on Vancouver Island, British Columbia. Sap flow was highly variable throughout the season. Fluctuations in air temperature, above and below zero, were shown to trigger sap flow. This study characterizes the dissolved solid components of the sap and syrup collected during the 2006/2007 season. The carbohydrate content of the bigleaf maple sap is mainly sucrose with a minor component of fructose and glucose. The concentration of carbohydrates varied throughout the season. The main cations in the bigleaf maple sap and syrup are calcium, potassium and magnesium.

Bigleaf maple tapping has become increasingly popular on Vancouver Island and additional information is needed to assist in the sustainable development of this non-timber forest product. This research is an exploratory study that investigates sap flow in the 2006/2007 season on Vancouver Island, British Columbia. Sap flow was highly variable throughout the season. Fluctuations in air temperature, above and below zero, were shown to trigger sap flow. This study characterizes the dissolved solid components of the sap and syrup collected during the 2006/2007 season. The carbohydrate content of the bigleaf maple sap is mainly sucrose with a minor component of fructose and glucose. The concentration of carbohydrates varied throughout the season. The main cations in the bigleaf maple sap and syrup are calcium, potassium and magnesium.

A doença da urina do xarope do bordo (MSUD) é causada pela deficiência na atividade do complexo da desidrogenase dos U-cetoácidos de cadeia ramificada (BCKAD), promovendo o acúmulo dos aminoácidos de cadeia ramificada (BCAA) leucina (Leu), isoleucina (Ile) e valina (Val) e seus U-cetoácidos correspondentes (BCKA). A MSUD caracteriza-se por cetoacidose, ataxia, coma, retardo mental e psicomotor. Estudos em animais demonstraram que BCAA e BCKA estimulam a lipoperoxidação e reduzem capacidade antioxidante cerebral em ratos. Também há evidências de que o estresse oxidativo ocorra em pacientes com MSUD no diagnóstico e durante o tratamento e que devido à terapia com dieta restrita e hipoproteica eles possuam deficiência de L-carnitina (L-car), um importante composto para o metabolismo energético. Recentemente, estudos demonstraram o papel antioxidante e anti-inflamatório da L-car, através de sua ação antiperoxidativa, sequestradora de espécies reativas e efeito estabilizador de danos às membranas celulares. Considerando que a fisiopatologia da MSUD ainda é pouco compreendida e que existe um crescente número de estudos enfatizando o envolvimento do estresse oxidativo na doença, neste trabalho foi investigado o efeito in vitro e in vivo da L-car sobre o estresse oxidativo e o dano inflamatório na MSUD tendo como objetivos: A) estudar a indução ao dano oxidativo pelos metabólitos acumulados na MSUD, verificando o possível papel antioxidante da L-car sobre o dano ao DNA in vitro; B) avaliar o efeito in vivo da suplementação de 50 mg/kg/dia de L-car sobre: b.1) a indução do dano ao DNA em leucócitos de pacientes com a MSUD tratados com dieta de restrição proteica, correlacionando as concentrações dos principais metabólitos acumulados nesta doença e verificando o possível papel antioxidante da suplementação da Lcar; b.2) a concentração de citocinas pró-inflamatórias em plasma de pacientes com MSUD tratados com dieta de restrição proteica e a correlação com o estresse oxidativo; b.3) os parâmetros de dano oxidativo à biomoléculas em urina de pacientes com MSUD sob dieta de restrição proteica; C) avaliar o efeito da L-car sobre o estresse oxidativo causado pelos metabólitos acumulados na MSUD em córtex cerebral e cerebelo de ratos Wistar, através de um modelo crônico de indução química da doença. Verificou-se que a Leu e o seu - cetoácido correspondente, o ácido -cetoisocapróico (KIC), causaram danos ao DNA in vitro e L-car foi capaz de diminuir significativamente essas alterações, principalmente as causadas pelo KIC. Quando testado o efeito da suplementação de L-car sobre o dano ao DNA em pacientes MSUD, observou-se um aumento significativo de lesões ao DNA em pacientes com dieta de restrição proteica quando comparados aos controles e a terapia com L-car foi capaz de diminuir significativamente os níveis desses danos. Também foram verificadas correlações do tipo negativa entre as concentrações de L-car e os índices de dano ao DNA e do tipo positiva entre as lesões ao DNA e níveis de MDA, marcador de lipoperoxidação, explicitando uma relação entre o dano ao DNA observado nos pacientes com MSUD, estresse oxidativo e o benefício da suplementação de L-car. Também averiguou-se o efeito da terapia de L-car sobre as citocinas pró-inflamatórias interleucina 1Y (IL-1Y), interleucina 6 (IL-6) e interferon gama (INF- Z). Constatou-se aumentos significativos de IL-1Y, IL-6 e INF- Z no plasma de pacientes com MSUD antes da suplementação de L-car e uma reversão completa desses valores aos níveis dos controles para IL-1Y e INF- Z após a administração de L-car. Ainda, verificou-se que a L-car pode auxiliar na defesa celular contra a inflamação e o estresse oxidativo, observando-se uma correlação negativa entre todas citocinas testadas e as concentrações de L-car, e uma correlação positiva entre o conteúdo de MDA e níveis de IL-1Y e IL-6. Constatou-se também que as medidas de di-tirosina (dano oxidativo a proteínas) e isoprostanos (dano de lipoperoxidação) estavam aumentadas e a capacidade antioxidante total diminuída na urina de pacientes com MSUD sem terapia com L-car e a suplementação deste composto induziu efeitos benéficos sobre estes parâmetros, reduzindo os níveis de di-tirosina e isoprostanos e aumentando a capacidade antioxidante medida em urina. Foi também observado um aumento de KIC urinário após dois meses de tratamento com L-car, quando comparado com o grupo controle, demonstrando um incremento da excreção deste metabolito tóxico. Desta forma, esses resultados sugerem um efeito de reversão de dano oxidativo pela L-car e que a urina pode ser utilizada para monitorar este tipo de lesão em pacientes afetados pela MSUD. Por fim, foram analisados em córtex cerebral e cerebelo de ratos Wistar submetidos ao modelo crônico de MSUD: espécies reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBARS), para avaliar lipoperoxidação, conteúdo de carbonilas (dano oxidativo proteico), oxidação de diclorofluoresceína (DCF), para quantificar produção de espécies reativas teciduais, conteúdo de glutationa reduzida (GSH) que é um importante antioxidante não enzimático e a atividade das enzimas antioxidantes catalase (CAT), superóxido dismutase (SOD), glutationa peroxidase (GPx) e glicose-6-fosfato-desidrogenase (G6PD). Os resultados mostraram que a administração crônica de BCAA estimulou a lipoperoxidação, o dano oxidativo proteico, aumento de espécies reativas e diminuição das defesas antioxidantes enzimáticas e não enzimáticas, especialmente em córtex cerebral e o tratamento com L-car foi capaz de prevenir estes efeitos, exceto o dano oxidativo a proteínas. Em conjunto, estes resultados demonstram que os metabólitos acumulados na MSUD induzem dano oxidativo a biomoléculas (lipídios, proteínas e DNA), diminuem o status antioxidante e promovem aumento de processos inflamatórios. Ainda, estes dados podem contribuir para a compreensão dos mecanismos de ação dos efeitos citotóxicos dos metabólitos acumulados na MSUD e evidenciar o papel do estresse oxidativo e da inflamação na neuropatofiosiologia desta doença, além do efeito protetor da L-car sobre este processo. O estudo de antioxidantes, como a L-car, pode propor uma abordagem terapêutica adicional ao que é empregado atualmente para pacientes com MSUD, que é essencialmente dietética e, portanto, de difícil manejo. / Maple syrup urine disease (MSUD) is caused by deficiency of the activity of the mitochondrial enzyme complex branched-chain U-ketoacid dehydrogenase (BCKAD). The metabolic defect leads to accumulation of the branched chain amino acids (BCAA) leucine (Leu), isoleucine (Ile) and valine (Val) and the corresponding branched-chain U-keto acids. The clinical features of MSUD include ketoacidosis, seizures, coma, psychomotor delay and mental retardation. Treatment consists in Leu, Val and Ile restricted diet. Studies in animals have demonstrated that lipid peroxidation is stimulated by BCAA and BCKA in brain of rats and these metabolites reduce in vitro and in vivo the cerebral capacity to modulate the damage associated to increased free radical production. Also, there is evidence that oxidative stress occurs in MSUD patients at diagnosis and during treatment and that due to terapy with protein restricted diet they present L-carnitine (L-car) deficiency, an important compound for energy metabolism. Recent studies have demonstrated the antioxidant and anti-inflammatory role of L-carnitine (L-car), through its action against peroxidation in different tissues by various mechanisms, a scavenger of reactive oxygen species and the stabilizing effect of damage to cell membranes. Considering that the pathophysiology of MSUD is still poorly understood, and that there is an increasing number of studies emphasizing the oxidative stress involvement in the disease, this study investigated the in vitro and in vivo effect of L-car on oxidative stress and inflammatory damage in MSUD with the following purposes: A) to study the induction of damage by accumulated metabolites in MSUD, analyzing the possible antioxidant role of L-car on DNA damage in vitro; B) to evaluate the in vivo effect of 50 mg/kg/day of L-car supplementation about: b.1) the induction of DNA damage in leukocytes of MSUD patients treated with protein-restricted diet, correlating this damage with the concentrations of the major metabolites accumulated in this disorder and checking the possible antioxidant role of L-car supplementation; b.2) plasma inflammatory cytokines in treated MSUD patients with protein-restricted diet and the correlation with oxidative stress; b.3) oxidative damage parameters in urine of MSUD patients with protein-restricted diet supplemented with L-car; C) to investigate the BCAA effect on some oxidative stress parameters and evaluate the L-car efficacy against these possible pro-oxidant effects in cerebral cortex and cerebellum of rats submitted to a chronic chemically-induced model of MSUD. DNA damage index (DI) showed that Leu and -ketoisocaproic acid (KIC) groups was significantly higher than that of the control group, and that L-car was able to significantly prevent this damage, especially that due to KIC. Accordingly, DNA DI in MSUD patients under BCAA-restricted diet was significantly increased as compared to controls and L-car supplementation was able to significantly decrease this parameter. It was also verified a significant positive correlation between DNA DI and MDA content, a marker of lipid peroxidation. Furthermore, we found an inverse significant correlation between DI and L-car levels. These results strengthen a relationship between DNA damage observed in MSUD patients, oxidative stress and the L-car supplementation benefit. The role of L-car on plasma inflammatory cytokines interleukin-1Y (IL-1Y), interleukin-6 (IL-6) and interferon-gamma (INF- Z) was also evaluated in these patients. Significant increases of IL-1Y, IL-6, and INF- Z were observed before the treatment with L-car. Moreover, there is a negative correlation between all cytokines tested and L-car concentrations and a positive correlation among the MDA content and IL-1Y and IL-6 values after L-car supplementation. It was also demonstrated that the oxidative stress parameters di-tyrosine (oxidative protein damage) and isoprostanes (lipid peroxidation assay) were increased and the antioxidant capacity was reduced in urine of MSUD patients without L-car therapy and that the supplementation of this compound induced beneficial effects on these parameters, so reducing the di-tyrosine and isoprostanes levels and increasing the antioxidant capacity. It was also showed a significant increase in urinary KIC after 2 months of L-car treatment compared to control group, demonstrating an increased excretion of this toxic metabolite. In conclusion, these results suggest a reversion effect of the oxidative damage by L-car and that urine can be used to monitorize oxidative damage in patients affected by this disease. The following parameters were analysed in cerebral cortex and cerebellum of Wistar rats submitted to MSUD chemically-induced chronic model: thiobarbituric acid reactive species (TBA-RS), to evaluate lipid peroxidation, carbonyl content to evaluate protein oxidative damage, DCF oxidation to quantify reactive species production, reduced glutathione (GSH), an important non-enzymatic antioxidant and the activities of antioxidant enzymes catalase (CAT), superoxide dismutase (SOD), glutathione peroxidase (GPx) and glucose-6-phosphate dehydrogenase (G6PD). The results showed that the chronic administration of BCAA was able to promote both lipid and protein oxidation, increase of reactive species production and decreased brain antioxidant defenses, especially in cerebral cortex and that L-car was able to prevent these effects, except for oxidative damage to proteins. Taken together, these results demonstrate that the metabolites accumulated in MSUD cause oxidative damage to biomolecules (lipids, proteins and DNA), decrease antioxidant status and promote increased inflammatory processes. These results may contribute to the understanding of the mechanism of action of the cytotoxic effect of the metabolites accumulated in MSUD and the role of oxidative stress and inflammation in the MSUD neuropathophysiology besides the protective effect of L-car on this process. The study of antioxidants like L-car can opens an additional therapeutic approach to that currently employed for MSUD patients, which is primarily dietary and therefore difficult to handle.

Resumo: Sabe-se que uma variedade de microrganismos produzem um ou mais tipos de amilases para degradar os amiláceos presentes no ambiente e que as amilases produzidas por microrganismos termofílicos apresentam características mais termoestáveis do que aquelas produzidas por mesófilos. Essas amilases termoestáveis são de grande interesse na indústria de processamento de amido, uma vez a temperatura do gelatinização do mesmo, etapa importante do processo, fica em torno de 70ºC. Além disso, os processos que ocorrem em altas temperaturas, têm menor risco de contaminação por mesófilos e a diminuição da viscosidade do meio permite trabalhar com elevadas concentrações de substrato. No presente trabalho foram isoladas, a partir de amostras de solos, compostagens e resíduos agro-industriais, 339 linhagens microbianas termofílicas (326 bacterianas e 13 fúngicas) capazes de crescer a 55ºC em meio contendo amido como única fonte de carbono. As 163 linhagens (162 bactérias e 1 fungo) que se destacaram quanto à produção de amilases e à velocidade de crescimento em meio sólido, foram selecionadas e submetidas às fermentações submersa (meio nutriente) e semi-sólida (farelo de trigo). As atividades enzimáticas foram determinadas pelo método dextrinizante (a- amilase), pela quantificação da glicose (glucoamilase) e de açúcares redutores liberados a partir da hidrólise do amido. Das linhagens testadas, nove mostraram-se boas produtoras de a-amilase em fermentação submersa e/ou semi-sólida, fato pelo qual foram selecionadas para produção de amilases em meios formulados a partir de resíduos líquidos da extração de mandioca e milho (fermentação submersa) e sólidos, constituídos de farelos de mandioca, milho e trigo (fermentação semi-sólida). Quatro linhagens se destacaram, sendo suas enzimas brutas caracterizadas quanto às propriedades físico-químicas...(Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: It is known that some microorganisms produce one or more amylase types that degrade organic compound present in the environment. The amylases produced by thermophilic microorganisms present characteristics more thermostable than those produced by mesophilics. Since starch gelatinization temperature is around 70ºC, the thermostable amylases are very important to starch processing industry. Besides, the processes that happen in high temperatures have less risk of contamination for the mesophilic microorganisms, the decrease of the viscosity of the media and allows to work with high substrate concentrations. In the present work thermophilic microorganisms (326 bacteria and 13 fungi) were isolated from soil samples, decaying agricultural waste and agriculture-industrial residues. They are able to grow at 55ºC in media containing starch as only carbon source. 163 strains (162 bacteria and 1 fungus) that showed high amylase production and fast growth in solid media were selected and submitted to the submerged (nutrient media) and semi-solid (wheat bran) fermentations. The enzymatic activities were determined by dextrinogenic method (a-amylase), by the quantification of the glucose (glucoamylase) and of the reducing sugars released from the starch hydrolysis. Among the tested strains, nine have shown high a-amylase production in submerged and/or semi-solid fermentations and because of this they were selected for amylase production in medium formulated with liquid wastes of extraction starch from the cassava and corn (submerged fermentation), and solid wastes constituted of cassava, corn, and wheat brans (semi-solid fermentation). Among these strains, four were selected and their crude enzymes were characterized regarding to their physicochemical properties. The strains Bacillus sp A13-22 and Mucor sp A13-36 produced amylases with optimum temperature of 70 and 80 ºC...(Complete abstract click electronic access below) / Orientador: Eleni Gomes / Coorientador: Célia M. L. Franco / Banca: Cláudio Cabello / Banca: Gustavo Orlando Bonilla Rodriguez / Mestre

Foram conduzidos dois experimentos com objetivo de avaliar o efeito da substituição do milho moído por diferentes co-produtos da indústria sobre o desempenho e metabolismo de bezerros em aleitamento. No primeiro experimento, 24 bezerros da raça Holandês foram distribuídos em três tratamentos, de acordo com o nível de inclusão de polpa cítrica desidratada (PC): (1) concentrado contendo 64% de milho e 0% de PC (0PC); (2) concentrado contendo 32% de milho e 32% de PC (50PC); e (3) concentrado contendo 0% de milho e 64% de PC (100PC). No segundo experimento, 36 bezerros da raça Holandês foram distribuídos em quatro tratamentos, de acordo com o nível de inclusão de melaço de cana líquido (ME) e xarope de glicose (XG): (1) concentrado contendo 65% de milho, 0% de ME e 0% XG (0ME); (2) concentrado contendo 60% de milho e 5% ME (5ME); (3) concentrado contendo 55% de milho e 10% de ME (10ME); e (4) concentrado contendo 60% de milho e 5% de XG (5XG). Os animais de ambos os experimentos receberam diariamente 4 L de sucedâneo lácteo, além de concentrado e água ad libitum. O consumo do concentrado e o escore fecal foram controlados diariamente. Semanalmente os animais foram pesados e tiveram as medidas corporais aferidas. Amostras de sangue foram colhidas semanalmente para determinação de glicose, lactato e ?-hidroxibutirato. Amostras de fluído ruminal foram colhidas nas semanas 4, 6 e 8 para determinação de pH, N-amoniacal e ácidos graxos de cadeia curta (AGCC). Na oitava semana de vida os animais foram abatidos para avaliação do desenvolvimento do trato digestório superior (peso e volume dos compartimentos e tamanho, área e número das papilas ruminais). No primeiro experimento não houve diferença entre tratamentos (P>0,05) para as variáveis de consumo, desempenho, parâmetros sanguíneos e ruminais, exceto para a concentração de butirato, onde os tratamentos 50PC e 100PC apresentaram maior (P<0,05) concentração que 0PC. Este resultado está relacionado ao maior (P<0,05) peso do trato digestório superior total, maior proporção do retículo-rúmen e área das papilas ruminais dos tratamentos com inclusão de PC, uma vez que o butirato é o principal AGCC estimulador do desenvolvimento ruminal. Dessa forma, a substituição parcial ou total do milho por PC no concentrado inicial não altera o desempenho de bezerros leiteiros, podendo ainda apresentar efeitos positivos no metabolismo ruminal e desenvolvimento do trato digestório superior. No segundo experimento não houve efeito de tratamento (P>0,05) para as variáveis de consumo, desempenho e escore fecal. Porém, observou-se aumento (P<0,05) na concentração total de AGCC, acetato e propionato do tratamento 5ME quando comparado à 0ME, sendo que os demais não diferiram de 5ME e 0ME. Essa alteração no metabolismo ruminal não foi acompanhada (P>0,05) por mudanças nos parâmetros sanguíneos ou de desenvolvimento do trato digestório superior. Pode-se concluir que a substituição do milho por 5 e 10% de ME ou 5% de XG no concentrado não prejudica o desenvolvimento corporal de bezerros leiteiros, sendo uma alternativa ao uso do milho na composição de dietas sólidas para esta classe animal. / Two studies were conducted to evaluate the effect of replacing corn grain by co-products, on the performance and changes in the metabolism of dairy calves. In the first study, 24 Holstein calves were divided into three groups, according to level of inclusion of citrus pulp (CP): (1) starter containing 64% corn and 0% CP (0CP), (2) starter containing 32% corn and 32% CP (50CP), and (3) starter containing 0% corn and 64% CP (100CP). In the second study, 36 Holstein calves were allocated four treatments according to level of inclusion of liquid sugar cane molasses (MO) or glucose syrup (GS): (1) starter containing 65% corn, 0% MO and 0% GS (0MO), (2) starter containing 60% corn and 5% MO (5MO), (3) starter containing 55% corn and 10% MO (10MO), and (4) starter containing 60% corn and 5% GS (5GS). The animals of both experiments received 4 L milk replacer daily. Starter and water were provided ad libitum. Starter intake and fecal score were monitored daily. Weekly, the animals were weighed and had their body measurements monitored until eight weeks. Blood samples were taken weekly for glucose, lactate and ?-hydroxybutyrate analysis. Ruminal fluid samples were collected at weeks 4, 6 and 8 of age to pH, ammonia-N and short chain fatty acids (SCFA) determination. In the eighth week of life animals were slaughtered to evaluate the development of the upper digestive tract (weight and volume of the compartments, as well as size, area and number of ruminal papillae). In the first experiment there were no differences among treatments (P>0.05) for starter intake, performance, ruminal and blood parameters, except for the concentration of butyrate, where treatments 50CP and 100CP had higher concentration (P<0.05) than 0CP. This result is related to the higher (P<0.05) weight of total upper digestive tract, proportion of the reticulum-rumen and rumen papillae area of treatments including CP, since butyrate is the main SCFA stimulating rumen development. Thus, the partial or total replacement of corn by citrus pulp in the starter does not change the performance of calves, and may present positive effects on ruminal metabolism and development of the upper digestive tract. In the second study there was no effect of the starter composition (P>0.05) for starter intake, performance or fecal scores. However, there was an increase (P<0.05) in the total SCFA, acetate and propionate concentration for treatment 5MO compared to 0MO, whereas the other treatments did not differ from 5MO and 0MO. This change in ruminal metabolism was not accompanied (P>0.05) by changes in blood parameters and development of the upper digestive tract. It may be concluded that the substitution of corn for 5 and 10% MO or 5% GS in the starter has no detrimental effect on body development of dairy calves, being an alternative to the use of corn in solid feed composition for these animals.

A doença da urina do xarope do bordo (MSUD) é causada pela deficiência na atividade do complexo da desidrogenase dos U-cetoácidos de cadeia ramificada (BCKAD), promovendo o acúmulo dos aminoácidos de cadeia ramificada (BCAA) leucina (Leu), isoleucina (Ile) e valina (Val) e seus U-cetoácidos correspondentes (BCKA). A MSUD caracteriza-se por cetoacidose, ataxia, coma, retardo mental e psicomotor. Estudos em animais demonstraram que BCAA e BCKA estimulam a lipoperoxidação e reduzem capacidade antioxidante cerebral em ratos. Também há evidências de que o estresse oxidativo ocorra em pacientes com MSUD no diagnóstico e durante o tratamento e que devido à terapia com dieta restrita e hipoproteica eles possuam deficiência de L-carnitina (L-car), um importante composto para o metabolismo energético. Recentemente, estudos demonstraram o papel antioxidante e anti-inflamatório da L-car, através de sua ação antiperoxidativa, sequestradora de espécies reativas e efeito estabilizador de danos às membranas celulares. Considerando que a fisiopatologia da MSUD ainda é pouco compreendida e que existe um crescente número de estudos enfatizando o envolvimento do estresse oxidativo na doença, neste trabalho foi investigado o efeito in vitro e in vivo da L-car sobre o estresse oxidativo e o dano inflamatório na MSUD tendo como objetivos: A) estudar a indução ao dano oxidativo pelos metabólitos acumulados na MSUD, verificando o possível papel antioxidante da L-car sobre o dano ao DNA in vitro; B) avaliar o efeito in vivo da suplementação de 50 mg/kg/dia de L-car sobre: b.1) a indução do dano ao DNA em leucócitos de pacientes com a MSUD tratados com dieta de restrição proteica, correlacionando as concentrações dos principais metabólitos acumulados nesta doença e verificando o possível papel antioxidante da suplementação da Lcar; b.2) a concentração de citocinas pró-inflamatórias em plasma de pacientes com MSUD tratados com dieta de restrição proteica e a correlação com o estresse oxidativo; b.3) os parâmetros de dano oxidativo à biomoléculas em urina de pacientes com MSUD sob dieta de restrição proteica; C) avaliar o efeito da L-car sobre o estresse oxidativo causado pelos metabólitos acumulados na MSUD em córtex cerebral e cerebelo de ratos Wistar, através de um modelo crônico de indução química da doença. Verificou-se que a Leu e o seu - cetoácido correspondente, o ácido -cetoisocapróico (KIC), causaram danos ao DNA in vitro e L-car foi capaz de diminuir significativamente essas alterações, principalmente as causadas pelo KIC. Quando testado o efeito da suplementação de L-car sobre o dano ao DNA em pacientes MSUD, observou-se um aumento significativo de lesões ao DNA em pacientes com dieta de restrição proteica quando comparados aos controles e a terapia com L-car foi capaz de diminuir significativamente os níveis desses danos. Também foram verificadas correlações do tipo negativa entre as concentrações de L-car e os índices de dano ao DNA e do tipo positiva entre as lesões ao DNA e níveis de MDA, marcador de lipoperoxidação, explicitando uma relação entre o dano ao DNA observado nos pacientes com MSUD, estresse oxidativo e o benefício da suplementação de L-car. Também averiguou-se o efeito da terapia de L-car sobre as citocinas pró-inflamatórias interleucina 1Y (IL-1Y), interleucina 6 (IL-6) e interferon gama (INF- Z). Constatou-se aumentos significativos de IL-1Y, IL-6 e INF- Z no plasma de pacientes com MSUD antes da suplementação de L-car e uma reversão completa desses valores aos níveis dos controles para IL-1Y e INF- Z após a administração de L-car. Ainda, verificou-se que a L-car pode auxiliar na defesa celular contra a inflamação e o estresse oxidativo, observando-se uma correlação negativa entre todas citocinas testadas e as concentrações de L-car, e uma correlação positiva entre o conteúdo de MDA e níveis de IL-1Y e IL-6. Constatou-se também que as medidas de di-tirosina (dano oxidativo a proteínas) e isoprostanos (dano de lipoperoxidação) estavam aumentadas e a capacidade antioxidante total diminuída na urina de pacientes com MSUD sem terapia com L-car e a suplementação deste composto induziu efeitos benéficos sobre estes parâmetros, reduzindo os níveis de di-tirosina e isoprostanos e aumentando a capacidade antioxidante medida em urina. Foi também observado um aumento de KIC urinário após dois meses de tratamento com L-car, quando comparado com o grupo controle, demonstrando um incremento da excreção deste metabolito tóxico. Desta forma, esses resultados sugerem um efeito de reversão de dano oxidativo pela L-car e que a urina pode ser utilizada para monitorar este tipo de lesão em pacientes afetados pela MSUD. Por fim, foram analisados em córtex cerebral e cerebelo de ratos Wistar submetidos ao modelo crônico de MSUD: espécies reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBARS), para avaliar lipoperoxidação, conteúdo de carbonilas (dano oxidativo proteico), oxidação de diclorofluoresceína (DCF), para quantificar produção de espécies reativas teciduais, conteúdo de glutationa reduzida (GSH) que é um importante antioxidante não enzimático e a atividade das enzimas antioxidantes catalase (CAT), superóxido dismutase (SOD), glutationa peroxidase (GPx) e glicose-6-fosfato-desidrogenase (G6PD). Os resultados mostraram que a administração crônica de BCAA estimulou a lipoperoxidação, o dano oxidativo proteico, aumento de espécies reativas e diminuição das defesas antioxidantes enzimáticas e não enzimáticas, especialmente em córtex cerebral e o tratamento com L-car foi capaz de prevenir estes efeitos, exceto o dano oxidativo a proteínas. Em conjunto, estes resultados demonstram que os metabólitos acumulados na MSUD induzem dano oxidativo a biomoléculas (lipídios, proteínas e DNA), diminuem o status antioxidante e promovem aumento de processos inflamatórios. Ainda, estes dados podem contribuir para a compreensão dos mecanismos de ação dos efeitos citotóxicos dos metabólitos acumulados na MSUD e evidenciar o papel do estresse oxidativo e da inflamação na neuropatofiosiologia desta doença, além do efeito protetor da L-car sobre este processo. O estudo de antioxidantes, como a L-car, pode propor uma abordagem terapêutica adicional ao que é empregado atualmente para pacientes com MSUD, que é essencialmente dietética e, portanto, de difícil manejo. / Maple syrup urine disease (MSUD) is caused by deficiency of the activity of the mitochondrial enzyme complex branched-chain U-ketoacid dehydrogenase (BCKAD). The metabolic defect leads to accumulation of the branched chain amino acids (BCAA) leucine (Leu), isoleucine (Ile) and valine (Val) and the corresponding branched-chain U-keto acids. The clinical features of MSUD include ketoacidosis, seizures, coma, psychomotor delay and mental retardation. Treatment consists in Leu, Val and Ile restricted diet. Studies in animals have demonstrated that lipid peroxidation is stimulated by BCAA and BCKA in brain of rats and these metabolites reduce in vitro and in vivo the cerebral capacity to modulate the damage associated to increased free radical production. Also, there is evidence that oxidative stress occurs in MSUD patients at diagnosis and during treatment and that due to terapy with protein restricted diet they present L-carnitine (L-car) deficiency, an important compound for energy metabolism. Recent studies have demonstrated the antioxidant and anti-inflammatory role of L-carnitine (L-car), through its action against peroxidation in different tissues by various mechanisms, a scavenger of reactive oxygen species and the stabilizing effect of damage to cell membranes. Considering that the pathophysiology of MSUD is still poorly understood, and that there is an increasing number of studies emphasizing the oxidative stress involvement in the disease, this study investigated the in vitro and in vivo effect of L-car on oxidative stress and inflammatory damage in MSUD with the following purposes: A) to study the induction of damage by accumulated metabolites in MSUD, analyzing the possible antioxidant role of L-car on DNA damage in vitro; B) to evaluate the in vivo effect of 50 mg/kg/day of L-car supplementation about: b.1) the induction of DNA damage in leukocytes of MSUD patients treated with protein-restricted diet, correlating this damage with the concentrations of the major metabolites accumulated in this disorder and checking the possible antioxidant role of L-car supplementation; b.2) plasma inflammatory cytokines in treated MSUD patients with protein-restricted diet and the correlation with oxidative stress; b.3) oxidative damage parameters in urine of MSUD patients with protein-restricted diet supplemented with L-car; C) to investigate the BCAA effect on some oxidative stress parameters and evaluate the L-car efficacy against these possible pro-oxidant effects in cerebral cortex and cerebellum of rats submitted to a chronic chemically-induced model of MSUD. DNA damage index (DI) showed that Leu and -ketoisocaproic acid (KIC) groups was significantly higher than that of the control group, and that L-car was able to significantly prevent this damage, especially that due to KIC. Accordingly, DNA DI in MSUD patients under BCAA-restricted diet was significantly increased as compared to controls and L-car supplementation was able to significantly decrease this parameter. It was also verified a significant positive correlation between DNA DI and MDA content, a marker of lipid peroxidation. Furthermore, we found an inverse significant correlation between DI and L-car levels. These results strengthen a relationship between DNA damage observed in MSUD patients, oxidative stress and the L-car supplementation benefit. The role of L-car on plasma inflammatory cytokines interleukin-1Y (IL-1Y), interleukin-6 (IL-6) and interferon-gamma (INF- Z) was also evaluated in these patients. Significant increases of IL-1Y, IL-6, and INF- Z were observed before the treatment with L-car. Moreover, there is a negative correlation between all cytokines tested and L-car concentrations and a positive correlation among the MDA content and IL-1Y and IL-6 values after L-car supplementation. It was also demonstrated that the oxidative stress parameters di-tyrosine (oxidative protein damage) and isoprostanes (lipid peroxidation assay) were increased and the antioxidant capacity was reduced in urine of MSUD patients without L-car therapy and that the supplementation of this compound induced beneficial effects on these parameters, so reducing the di-tyrosine and isoprostanes levels and increasing the antioxidant capacity. It was also showed a significant increase in urinary KIC after 2 months of L-car treatment compared to control group, demonstrating an increased excretion of this toxic metabolite. In conclusion, these results suggest a reversion effect of the oxidative damage by L-car and that urine can be used to monitorize oxidative damage in patients affected by this disease. The following parameters were analysed in cerebral cortex and cerebellum of Wistar rats submitted to MSUD chemically-induced chronic model: thiobarbituric acid reactive species (TBA-RS), to evaluate lipid peroxidation, carbonyl content to evaluate protein oxidative damage, DCF oxidation to quantify reactive species production, reduced glutathione (GSH), an important non-enzymatic antioxidant and the activities of antioxidant enzymes catalase (CAT), superoxide dismutase (SOD), glutathione peroxidase (GPx) and glucose-6-phosphate dehydrogenase (G6PD). The results showed that the chronic administration of BCAA was able to promote both lipid and protein oxidation, increase of reactive species production and decreased brain antioxidant defenses, especially in cerebral cortex and that L-car was able to prevent these effects, except for oxidative damage to proteins. Taken together, these results demonstrate that the metabolites accumulated in MSUD cause oxidative damage to biomolecules (lipids, proteins and DNA), decrease antioxidant status and promote increased inflammatory processes. These results may contribute to the understanding of the mechanism of action of the cytotoxic effect of the metabolites accumulated in MSUD and the role of oxidative stress and inflammation in the MSUD neuropathophysiology besides the protective effect of L-car on this process. The study of antioxidants like L-car can opens an additional therapeutic approach to that currently employed for MSUD patients, which is primarily dietary and therefore difficult to handle.

A doença da urina do xarope do bordo (MSUD) é causada pela deficiência na atividade do complexo da desidrogenase dos U-cetoácidos de cadeia ramificada (BCKAD), promovendo o acúmulo dos aminoácidos de cadeia ramificada (BCAA) leucina (Leu), isoleucina (Ile) e valina (Val) e seus U-cetoácidos correspondentes (BCKA). A MSUD caracteriza-se por cetoacidose, ataxia, coma, retardo mental e psicomotor. Estudos em animais demonstraram que BCAA e BCKA estimulam a lipoperoxidação e reduzem capacidade antioxidante cerebral em ratos. Também há evidências de que o estresse oxidativo ocorra em pacientes com MSUD no diagnóstico e durante o tratamento e que devido à terapia com dieta restrita e hipoproteica eles possuam deficiência de L-carnitina (L-car), um importante composto para o metabolismo energético. Recentemente, estudos demonstraram o papel antioxidante e anti-inflamatório da L-car, através de sua ação antiperoxidativa, sequestradora de espécies reativas e efeito estabilizador de danos às membranas celulares. Considerando que a fisiopatologia da MSUD ainda é pouco compreendida e que existe um crescente número de estudos enfatizando o envolvimento do estresse oxidativo na doença, neste trabalho foi investigado o efeito in vitro e in vivo da L-car sobre o estresse oxidativo e o dano inflamatório na MSUD tendo como objetivos: A) estudar a indução ao dano oxidativo pelos metabólitos acumulados na MSUD, verificando o possível papel antioxidante da L-car sobre o dano ao DNA in vitro; B) avaliar o efeito in vivo da suplementação de 50 mg/kg/dia de L-car sobre: b.1) a indução do dano ao DNA em leucócitos de pacientes com a MSUD tratados com dieta de restrição proteica, correlacionando as concentrações dos principais metabólitos acumulados nesta doença e verificando o possível papel antioxidante da suplementação da Lcar; b.2) a concentração de citocinas pró-inflamatórias em plasma de pacientes com MSUD tratados com dieta de restrição proteica e a correlação com o estresse oxidativo; b.3) os parâmetros de dano oxidativo à biomoléculas em urina de pacientes com MSUD sob dieta de restrição proteica; C) avaliar o efeito da L-car sobre o estresse oxidativo causado pelos metabólitos acumulados na MSUD em córtex cerebral e cerebelo de ratos Wistar, através de um modelo crônico de indução química da doença. Verificou-se que a Leu e o seu - cetoácido correspondente, o ácido -cetoisocapróico (KIC), causaram danos ao DNA in vitro e L-car foi capaz de diminuir significativamente essas alterações, principalmente as causadas pelo KIC. Quando testado o efeito da suplementação de L-car sobre o dano ao DNA em pacientes MSUD, observou-se um aumento significativo de lesões ao DNA em pacientes com dieta de restrição proteica quando comparados aos controles e a terapia com L-car foi capaz de diminuir significativamente os níveis desses danos. Também foram verificadas correlações do tipo negativa entre as concentrações de L-car e os índices de dano ao DNA e do tipo positiva entre as lesões ao DNA e níveis de MDA, marcador de lipoperoxidação, explicitando uma relação entre o dano ao DNA observado nos pacientes com MSUD, estresse oxidativo e o benefício da suplementação de L-car. Também averiguou-se o efeito da terapia de L-car sobre as citocinas pró-inflamatórias interleucina 1Y (IL-1Y), interleucina 6 (IL-6) e interferon gama (INF- Z). Constatou-se aumentos significativos de IL-1Y, IL-6 e INF- Z no plasma de pacientes com MSUD antes da suplementação de L-car e uma reversão completa desses valores aos níveis dos controles para IL-1Y e INF- Z após a administração de L-car. Ainda, verificou-se que a L-car pode auxiliar na defesa celular contra a inflamação e o estresse oxidativo, observando-se uma correlação negativa entre todas citocinas testadas e as concentrações de L-car, e uma correlação positiva entre o conteúdo de MDA e níveis de IL-1Y e IL-6. Constatou-se também que as medidas de di-tirosina (dano oxidativo a proteínas) e isoprostanos (dano de lipoperoxidação) estavam aumentadas e a capacidade antioxidante total diminuída na urina de pacientes com MSUD sem terapia com L-car e a suplementação deste composto induziu efeitos benéficos sobre estes parâmetros, reduzindo os níveis de di-tirosina e isoprostanos e aumentando a capacidade antioxidante medida em urina. Foi também observado um aumento de KIC urinário após dois meses de tratamento com L-car, quando comparado com o grupo controle, demonstrando um incremento da excreção deste metabolito tóxico. Desta forma, esses resultados sugerem um efeito de reversão de dano oxidativo pela L-car e que a urina pode ser utilizada para monitorar este tipo de lesão em pacientes afetados pela MSUD. Por fim, foram analisados em córtex cerebral e cerebelo de ratos Wistar submetidos ao modelo crônico de MSUD: espécies reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBARS), para avaliar lipoperoxidação, conteúdo de carbonilas (dano oxidativo proteico), oxidação de diclorofluoresceína (DCF), para quantificar produção de espécies reativas teciduais, conteúdo de glutationa reduzida (GSH) que é um importante antioxidante não enzimático e a atividade das enzimas antioxidantes catalase (CAT), superóxido dismutase (SOD), glutationa peroxidase (GPx) e glicose-6-fosfato-desidrogenase (G6PD). Os resultados mostraram que a administração crônica de BCAA estimulou a lipoperoxidação, o dano oxidativo proteico, aumento de espécies reativas e diminuição das defesas antioxidantes enzimáticas e não enzimáticas, especialmente em córtex cerebral e o tratamento com L-car foi capaz de prevenir estes efeitos, exceto o dano oxidativo a proteínas. Em conjunto, estes resultados demonstram que os metabólitos acumulados na MSUD induzem dano oxidativo a biomoléculas (lipídios, proteínas e DNA), diminuem o status antioxidante e promovem aumento de processos inflamatórios. Ainda, estes dados podem contribuir para a compreensão dos mecanismos de ação dos efeitos citotóxicos dos metabólitos acumulados na MSUD e evidenciar o papel do estresse oxidativo e da inflamação na neuropatofiosiologia desta doença, além do efeito protetor da L-car sobre este processo. O estudo de antioxidantes, como a L-car, pode propor uma abordagem terapêutica adicional ao que é empregado atualmente para pacientes com MSUD, que é essencialmente dietética e, portanto, de difícil manejo. / Maple syrup urine disease (MSUD) is caused by deficiency of the activity of the mitochondrial enzyme complex branched-chain U-ketoacid dehydrogenase (BCKAD). The metabolic defect leads to accumulation of the branched chain amino acids (BCAA) leucine (Leu), isoleucine (Ile) and valine (Val) and the corresponding branched-chain U-keto acids. The clinical features of MSUD include ketoacidosis, seizures, coma, psychomotor delay and mental retardation. Treatment consists in Leu, Val and Ile restricted diet. Studies in animals have demonstrated that lipid peroxidation is stimulated by BCAA and BCKA in brain of rats and these metabolites reduce in vitro and in vivo the cerebral capacity to modulate the damage associated to increased free radical production. Also, there is evidence that oxidative stress occurs in MSUD patients at diagnosis and during treatment and that due to terapy with protein restricted diet they present L-carnitine (L-car) deficiency, an important compound for energy metabolism. Recent studies have demonstrated the antioxidant and anti-inflammatory role of L-carnitine (L-car), through its action against peroxidation in different tissues by various mechanisms, a scavenger of reactive oxygen species and the stabilizing effect of damage to cell membranes. Considering that the pathophysiology of MSUD is still poorly understood, and that there is an increasing number of studies emphasizing the oxidative stress involvement in the disease, this study investigated the in vitro and in vivo effect of L-car on oxidative stress and inflammatory damage in MSUD with the following purposes: A) to study the induction of damage by accumulated metabolites in MSUD, analyzing the possible antioxidant role of L-car on DNA damage in vitro; B) to evaluate the in vivo effect of 50 mg/kg/day of L-car supplementation about: b.1) the induction of DNA damage in leukocytes of MSUD patients treated with protein-restricted diet, correlating this damage with the concentrations of the major metabolites accumulated in this disorder and checking the possible antioxidant role of L-car supplementation; b.2) plasma inflammatory cytokines in treated MSUD patients with protein-restricted diet and the correlation with oxidative stress; b.3) oxidative damage parameters in urine of MSUD patients with protein-restricted diet supplemented with L-car; C) to investigate the BCAA effect on some oxidative stress parameters and evaluate the L-car efficacy against these possible pro-oxidant effects in cerebral cortex and cerebellum of rats submitted to a chronic chemically-induced model of MSUD. DNA damage index (DI) showed that Leu and -ketoisocaproic acid (KIC) groups was significantly higher than that of the control group, and that L-car was able to significantly prevent this damage, especially that due to KIC. Accordingly, DNA DI in MSUD patients under BCAA-restricted diet was significantly increased as compared to controls and L-car supplementation was able to significantly decrease this parameter. It was also verified a significant positive correlation between DNA DI and MDA content, a marker of lipid peroxidation. Furthermore, we found an inverse significant correlation between DI and L-car levels. These results strengthen a relationship between DNA damage observed in MSUD patients, oxidative stress and the L-car supplementation benefit. The role of L-car on plasma inflammatory cytokines interleukin-1Y (IL-1Y), interleukin-6 (IL-6) and interferon-gamma (INF- Z) was also evaluated in these patients. Significant increases of IL-1Y, IL-6, and INF- Z were observed before the treatment with L-car. Moreover, there is a negative correlation between all cytokines tested and L-car concentrations and a positive correlation among the MDA content and IL-1Y and IL-6 values after L-car supplementation. It was also demonstrated that the oxidative stress parameters di-tyrosine (oxidative protein damage) and isoprostanes (lipid peroxidation assay) were increased and the antioxidant capacity was reduced in urine of MSUD patients without L-car therapy and that the supplementation of this compound induced beneficial effects on these parameters, so reducing the di-tyrosine and isoprostanes levels and increasing the antioxidant capacity. It was also showed a significant increase in urinary KIC after 2 months of L-car treatment compared to control group, demonstrating an increased excretion of this toxic metabolite. In conclusion, these results suggest a reversion effect of the oxidative damage by L-car and that urine can be used to monitorize oxidative damage in patients affected by this disease. The following parameters were analysed in cerebral cortex and cerebellum of Wistar rats submitted to MSUD chemically-induced chronic model: thiobarbituric acid reactive species (TBA-RS), to evaluate lipid peroxidation, carbonyl content to evaluate protein oxidative damage, DCF oxidation to quantify reactive species production, reduced glutathione (GSH), an important non-enzymatic antioxidant and the activities of antioxidant enzymes catalase (CAT), superoxide dismutase (SOD), glutathione peroxidase (GPx) and glucose-6-phosphate dehydrogenase (G6PD). The results showed that the chronic administration of BCAA was able to promote both lipid and protein oxidation, increase of reactive species production and decreased brain antioxidant defenses, especially in cerebral cortex and that L-car was able to prevent these effects, except for oxidative damage to proteins. Taken together, these results demonstrate that the metabolites accumulated in MSUD cause oxidative damage to biomolecules (lipids, proteins and DNA), decrease antioxidant status and promote increased inflammatory processes. These results may contribute to the understanding of the mechanism of action of the cytotoxic effect of the metabolites accumulated in MSUD and the role of oxidative stress and inflammation in the MSUD neuropathophysiology besides the protective effect of L-car on this process. The study of antioxidants like L-car can opens an additional therapeutic approach to that currently employed for MSUD patients, which is primarily dietary and therefore difficult to handle.