Nesta dissertação, foi caracterizada a via de biossíntese de tiamina (Vitamina B1) nas três formas intraeritrocitárias de P. falciparum. Foram realizadas marcações metabólicas, utilizando diferentes precursores radioativos envolvidos na biossíntese de tiamina, já descritos para outros organismos. A utilização do precursor [1-14C] acetato de sódio demonstrou que a via de biossíntese de tiamina encontra-se ativa em todos os estágios intraeritrocitários de P. falciparum. Investigamos os precursores que poderiam estar envolvidos na biossíntese do intermediário tiazol, e nossos dados sugerem que a cistéina é a doadora do enxofre presente na molécula de tiamina; que o aminoácido tirosina pode ser o precursor da biossíntese de tiamina, e nicotinamida não é utilizada como precursor em P. falciparum. Também se avaliou o efeito da fosmidomicina e 3ClDHP e foi demonstrado que ambos propiciaram uma inibição no crescimento dos parasitas. Estes dados sugerem que a via de biossíntese de tiamina, pode ser explorada como alvo para drogas antimaláricas, devido ausência em humanos. / In the present work we have demonstrated the biosynthesis of thiamin (vitamin B1) in the intraerytrocytic stages of P. falciparum. We have demonstrated active biosynthesis of thiamine in the three parasite stages metabolically labeled with [1-14C] sodium acetate. We also investigated which precursors could be involved in the biosynthesis of the thiazole intermediate, by metabolic labelling with different precursors. Our data suggest that the sulphur present in the thiamine molecule is formed from cysteine white that tyrosine can be the precursor of thiamine biosynthesis. Nicotinamide is not utilized as a precursor in P.falciparum. We also investigated the effect of fosmidomycin (an inhibitor of the DOXP reductoisomerase in the MEP pathway) and 3CIDHP (an analogue of bacimethrin) in vitro cultures and both showed an inhibitory effect on parasite growth. These data suggest that the biosynthesis of thiamine can be an attractive target for the development of antimalarial drugs since this pathway is absent in humans.

O gene thi1 foi isolado a partir de uma biblioteca de cDNA de A. thaliana devido à sua capacidade de complementar mutantes de E. coli para rotas de reparo de DNA. O posterior seqüenciamento desse gene permitiu a identificação de similaridade com genes de fungos ativados em condições de estresse ou ativados na ausência de tiamina (vitamina B1). A síntese de tiamina é de grande importância já que na forma pirofosfatada é coenzima essencial para vários processos vitais das células. No presente estudo, foi realizada a caracterização funcional do gene thi1 utilizando-se, para tanto, linhagens de A. thaliana mutante e/ou com expressão diferencial desse gene. Foram analisados parâmetros biológicos como viabilidade de sementes, antioxidantes, danos no DNA, e atividade transcricional e traducional do gene thi1. Foi iniciado, também, o processo de padronização da quantificação de tiamina em plantas. Foi observado, para a linhagem mutante, menor viabilidade de sementes, maior produção de antioxidantes e maior quantidade de danos no DNA de cloroplastos. Quanto à atividade transcricional e traducional, foi observado que o gene thi1 apresenta um pico de expressão no período da tarde com um ritmo circadiano em potencial. Além disso, o acúmulo da proteína nos tecidos acompanha o perfil de expressão de RNAm thi1, o que sugere que o modo de regulação primária do gene é em nível transcricional. A análise comparativa de proteína por gel bi-dimensional entre as linhagens selvagem e mutante permitiu a identificação de quatro proteínas em maior quantidade na mutante, sendo duas identificadas por seqüenciamento: enolase e fosfoglicerato desidrogenase. Na análise de tiamina foi observado que a linhagem mutante acumula um composto, não identificado, que emite fluorescência no mesmo comprimento de onda que as tiaminas, sendo, provavelmente, um precursor do tiazol. Os resultados obtidos nesse trabalho indicam que THI1 defectivo acarretaria em desbalanço metabólico e, não necessariamente, que o gene thi1 estaria envolvido em dupla função. Em bactérias, entre os precursores de tiazol, estão a cisteína e o gliceraldeído 3-fosfato (G3P). O G3P em excesso seria deslocado para o ciclo de Calvin a fim de regenerar a ribulose 1,5-bisfosfato. Maior quantidade de G3P, maior taxa fotossintética, maior produção de ROS, maior produção de antioxidantes na mutante. A maior disponibilidade de G3P aumentaria o fluxo de glicólise e, consequentemente, de respiração mitocondrial, aumentando a taxa de ROS. A fosfoglicerato desidrogenase, em maior quantidade na mutante, está envolvida na síntese de cisteina que acarreta na produção de glutationa. A glutationa e a cisteína, por sua vez, atuariam induzindo o promotor da SOD, acarretando, então, na produção de mais antioxidantes. Todos esses antioxidantes estariam envolvidos na detoxificação de ROS presente em excesso na linhagem mutante, que levaria à menor viabilidade de sementes e maior quantidade de danos no DNA. Devido à grande quantidade de ROS, haveria superexpressão de enolase, envolvida no bloqueio da proliferação celular e, subsequentemente, em morte celular programada, o que explicaria o retardo no desenvolvimento da linhagem mutante / thi1 gene was previously isolated from A. thaliana cDNA library due to its capacity to complement mutant Escherichia coli defective in DNA repair. The late analyse of this gene showed its similarity with yeast genes activated under stress conditions or activated in the absence of thiamine. It means that THI1 has bifunctional activity, being involved in thiamine biosynthesis and repair/tolerance to DNA damage. The thiamine biosynthesis is important because its phosphorilated form is a coenzyme essential to several vital process at the cell. The repair/tolerance to DNA damage shows its importance because it is necessary to maintenance the genetic stability of the individual. In the present study, we report the functional characterization of thi1 gene using A. thaliana lines with differential expression of this gene. We analyzed the seed viability, the fresh weight of different lines, thi1 mRNA expression, the amount of protein produced and the expression in situ using the thi1-GUS construction in different conditions. Besides that we quantified free radicals in the wild-type (WT) and mutant lines and analysed the response of the mutant line, with defective THI1, to the production of antioxidant enzymes and non-enzimatics antioxidants. We also quantified DNA damage in chloroplast of WT and mutant lines and we did comparative proteomic analysis between and began the standardization of the thiamine quantification in plants. All these results together lead us up to a better understanding about THI1 activity at the cellular metabolism. Previous results suggested that besides thiamine synthesis, THI1 would be involved in repair/tolerance to DNA damage. Results obtained in this study strengthen the hypothesis of this another function of the thi1 gene. Considering that the mutant line does not produce a higher quantity of ROS, as indicated by hydrogen peroxide quantification, but shows more antioxidants and more DNA damage, probably the genetic material of this line is more susceptible to damage, showing that the defective THI1 protein could not protect it efficiently.

Os mecanismos propostos para a gama de ações deletérias provocadas pelo etanol são decorrentes de alterações bioquímicas ocorridas nos hepatócitos tais como: 1) aumento da geração de radicais livres; 2) produção exacerbada de intermediários de alta reatividade vindos de peroxidação de macromoléculas, e 3) depleção de substâncias da defesa antioxidante. A utilização de antioxidantes visando restaurar o sistema antioxidante é uma das linhas de tratamento para os danos provocados pelo etanol. Recentemente, estudos têm apontado para um possível papel antioxidante da tiamina e benfotiamina com efeitos benéficos principalmente em doenças crônicas-degenerativas. Assim este estudo verificou o papel da tiamina ou benfotiamina no sistema antioxidante hepático em ratos com intoxicação aguda por etanol. Verificou-se que o tratamento com tiamina e benfotiamina teve influencia no metabolismo do etanol ficando este mais circulante sem metabolização. Os tratamentos foram eficazes em aumentar os valores hepáticos de tiamina, o que resultou em diminuição dos danos hepáticos e diminuição de vitaminas antioxidantes do fígado. Além disso, a benfotiamina foi capaz de aumentar em 25 vezes os níveis eritrocitários de tiamina não fosfatada em relação à administração de tiamina hidrocloreto. Desta maneira ficou constatada a atividade antioxidante da tiamina frente ao estresse oxidativo provocado pela intoxicação aguda por etanol e a alta biodisponibilidade da benfotiamina. Assim sendo seria recomendada a utilização da benfotiamina como antioxidante mais biodisponível que a tiamina. / The proposed arrangements for the range of deleterious actions caused by ethanol are due to biochemical changes occurring in hepatocytes such as: 1) increasing in generation of free radicals; 2) production exacerbated an intermediary of high reactivity from peroxidation of macromolecules, and 3) depletion of substances of antioxidant defense system. The use of antioxidants aimed at restoring the antioxidant system is a line of treatment for the damage caused by ethanol. Recently, studies have pointed to a possible role of thiamine and benfotiamine as antioxidant with beneficial effects especially in chronic and degenerative diseases. So, the aim of this study was verify the role of thiamine or benfotiamine in the liver antioxidant system in rats treated with acute ethanol. It has been verified that treatment with thiamine and benfotiamine had influence on the metabolism of ethanol leaving it more circulating without metabolism. The treatments were effective in increasing the values of liver thiamine, which resulted in reduction of liver damage and decrease of the consumption of antioxidant vitamins of the liver. In addition, the benfotiamine was able to increase at 25 times the levels of erythrocyte free thiamine in relation to the administration of thiamine hydrochloride. Thus was established the antioxidant activity of thiamine front of the oxidative stress caused by acute ethanol and high bioavailability of benfotiamine. Therefore it recommended the use of more bioavailable benfotiamine as an antioxidant that thiamine.

Doctor of Philosophy (PhD) / Proteomics is rapidly achieving recognition as a complimentary and perhaps superior approach to examine global changes in protein abundance in complex biological systems and the value of these techniques in neuropsychiatry is beginning to be acknowledged. Characterizing the brain’s regional proteomes provides a foundation for the detection of proteins that may be involved in disease-related processes. Firstly, optimal conditions were achieved for the application of two dimensional-gel electrophoresis (2D-GE)-based proteomics with postmortem human brain tissue. These optimized techniques were then applied to soluble fractions of adjacent grey and white matter of a single cytoarchitecturally defined area (Brodmann area 9; BA9) and of two adjacent regions of frontal white matter (BA9 and CC body) from healthy individuals. These normative proteomic comparisons highlighted the importance of correct tissue sampling, i.e. proper separation of regional white matter, as heterogeneity in the respective proteomes was demonstrated. Furthermore, they stressed the necessity for future molecular brain mapping studies. The main focus of this thesis however, was to examine the proteomes of brain regions specifically vulnerable to alcohol-induced damage underlying cognitive dysfunction. Alcoholic patients commonly experience mild to severe cognitive decline. It is postulated that cognitive dysfunction is caused by an alcohol-induced region selective brain damage, particularly to the prefrontal cortex. The cerebellum is increasingly recognized for its role in various aspects of cognition and alcohol–induced damage to the cerebellar vermis could indirectly affect neurocognitive functions attributed to the frontal lobe. We used a 2D-GE-based proteomics approach to compare protein abundance profiles of BA9 grey and white matter and the cerebellar vermis from human alcoholics (neurologically uncomplicated and alcoholics complicated with liver cirrhosis) and healthy control brains. Among the protein level changes observed are disturbances in the levels of a number of thiamine-dependent enzymes. A derangement in energy metabolism perhaps related to thiamine deficiency seems to be important in all regions analysed, even where there are no clinical or pathological findings of Wernicke-Korsakoff Syndrome. Evidence of oxidative changes was also seen in all regions and effects of liver dysfunction in the vermis found. However, overall, these results highlight the complexity of this disease process in that a number of different proteins from different cellular pathways appear to be affected. By identifying changes in protein abundance levels in the prefrontal grey and white matter and the cerebellar vermis, hypotheses may draw upon more mechanistic explanations as to how chronic ethanol consumption causes the structural and functional alterations associated with alcohol-related brain damage. Furthermore, by comparing these results, we may be able to isolate disturbances in molecular pathways specific to the brain damage caused by alcohol, severe liver dysfunction and thiamine deficiency.

Optically active &amp / #945 / -hydroxy ketones are important subunits of many biologically active compounds and indispensable synthons for asymmetric synthesis. Benzaldehyde Lyase from Pseudomonas fluorescens Biovar I is a novel ThDP-dependent enzyme that catalyzes the synthesis of benzoin type chiral &amp / #945 / -hydroxy ketones starting from both benzaldehyde and racemic benzoin derivatives. Benzaldehyde Lyase is the first example of enzymes in the literature which leads to a chemical resolution of enantiomers of benzoin derivatives through a C-C bond cleavage reaction. Chiral 2-hydroxypropiophenone derivatives are formed by benzaldehyde lyase (BAL), catalyzing C-C bond formation after a selective C-C bond cleavage of a benzoin derivative accepted as a substrate. The enzyme uses only the (R)-benzoin derivatives as substrate for the formation of (R)-HPP derivatives and it is highly stereoselective. Thus, in the presence of the acetaldehyde as the acceptor aldehyde, the C-C bond cleavage of the benzoin molecule followed by the carboligation of the acetaldehyde to yield chiral 2-hydroxy propiophenone derivatives. Given the racemic benzoin to the enzyme as the substrate in the presence of acetaldehyde, both the racemic resolution of the substrate, revealing the unreacted (S)-Benzoin and the formation of the corresponding R-HPP occur.

Pyrithiamine-induced thiamine deficiency in rats is a well-established animal model of Wernicke's Encephalopathy (WE). This thesis project, submitted as four articles, presents an examination of metabolic events that contribute to the selective neuronal lesions observed in the medial thalamus (MT) of thiamine-deficient (TD) rat. In addition, the phenomenon of glucose-precipitated worsening of neurological status in WE patients (Wallis et al., 1978; Watson et al., 1981) is explored. / Lactate accumulation is known to occur selectively in regions of the TD brain, which ultimately express neuronal cell death (McCandless, 1982; Munujos et al., 1996). In Article 1, the metabolic origin and cellular localization of region-selective lactate accumulation in the MT of TD rats was studied using combined 1H and 13C nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy. Parallel studies were performed to examine the effects of glucose loading on regional brain lactate synthesis in TD animals. Thiamine deficiency caused focal increases in the de novo synthesis of lactate via elevated glycolytic flux in the MT, while contribution via pyruvate recycling and the periphery remained nominal. Lactate levels remained unaltered in the frontal cortex (FC), a brain region that is spared in thiamine deficiency. Administration of a glucose load intensified the selective increases in lactate de novo synthesis and accumulation in the MT of TD rats, positing a role for lactic acidosis in the glucose-precipitated worsening of neurological status in TD patients. Accordingly, Article 2 addresses the effect of glucose loading on local cerebral pH in the vulnerable MT, compared to the FC, of TD rats. Administration of a glucose load resulted in detrimental decreases in regional pH selectively in the MT, implying that alterations of brain pH contribute to the pathogenesis of thalamic neuronal damage and consequent cerebral dysfunction in WE. / Region-specific alterations in the steady state levels of cerebral amino acid neurotransmitters have been well-documented in experimental animal models of thiamine deficiency (Butterworth et al., 1979; Butterworth & Heroux, 1989; Gaitonde et al., 1975; Plaitakis et al., 1979); however, the dynamics of these changes have never been systematically explored. In Article 3, we examined the metabolic fluxes through thiamine-dependent pyruvate dehydrogenase (PDH) and alpha-ketoglutarate dehydrogenase (alpha-KGDH) using multinuclear NMR spectroscopy. Furthermore the cellular localization of the metabolic changes in relation to regional vulnerability to thiamine deficiency was addressed. Our studies clearly demonstrate that early decreases m metabolic flux through alpha-KGDH result in commensurate declines in aspartate concentrations in the MT of TD rats. Impairments to PDH flux manifest secondarily to the metabolic block at alpha-KGDH, likely due to depleted oxaloacetate pools. As a result of impaired pyruvate oxidation, declines in the de novo synthesis of glutamate and GABA ensue. The present findings also suggest that inhibition of flux through alpha-KGDH in TD brain occurs primarily in the neurons, while astrocytes possess compensatory mechanisms, i.e. the anaplerotic pathway, to replenish oxaloacetate concentrations via metabolic pathways that do not involve thiamine-dependent enzymes. / In Article 4, we investigated the regional effects of thiamine deficiency on the activity of thiamine-dependent branched-chain alpha-ketoacid dehydrogenase (BCKDH) and the resultant effects on regional cerebral branched-chain amino acid (BCAA) oxidation. Thiamine deficiency resulted in significant impairments in BCKDH activity; while parallel studies on enzyme distribution confirmed a lower oxidative capacity for BCAAs in the MT compared with the Fe. / The data presented in these four articles confirm and extend findings for the region-selective impairments in thiamine-dependent metabolic processes as the foundation of vulnerability of the MT to thiamine deficiency. In addition, glucose loading of TD rats exacerbates both lactic acidosis and impaired pyruvate oxidation in this vulnerable brain region, positing a role for these processes in the glucose-precipitated worsening of neurological status in TD patients. Impaired oxidative metabolism of glucose and BCAAs in the MT leads to the accumulation of potentially harmful metabolic intermediates, contributing to the mitochondrial dysfunction, cellular energy failure and ultimately neuronal cell death observed in thiamine deficiency.

Doctor of Philosophy (PhD) / Proteomics is rapidly achieving recognition as a complimentary and perhaps superior approach to examine global changes in protein abundance in complex biological systems and the value of these techniques in neuropsychiatry is beginning to be acknowledged. Characterizing the brain’s regional proteomes provides a foundation for the detection of proteins that may be involved in disease-related processes. Firstly, optimal conditions were achieved for the application of two dimensional-gel electrophoresis (2D-GE)-based proteomics with postmortem human brain tissue. These optimized techniques were then applied to soluble fractions of adjacent grey and white matter of a single cytoarchitecturally defined area (Brodmann area 9; BA9) and of two adjacent regions of frontal white matter (BA9 and CC body) from healthy individuals. These normative proteomic comparisons highlighted the importance of correct tissue sampling, i.e. proper separation of regional white matter, as heterogeneity in the respective proteomes was demonstrated. Furthermore, they stressed the necessity for future molecular brain mapping studies. The main focus of this thesis however, was to examine the proteomes of brain regions specifically vulnerable to alcohol-induced damage underlying cognitive dysfunction. Alcoholic patients commonly experience mild to severe cognitive decline. It is postulated that cognitive dysfunction is caused by an alcohol-induced region selective brain damage, particularly to the prefrontal cortex. The cerebellum is increasingly recognized for its role in various aspects of cognition and alcohol–induced damage to the cerebellar vermis could indirectly affect neurocognitive functions attributed to the frontal lobe. We used a 2D-GE-based proteomics approach to compare protein abundance profiles of BA9 grey and white matter and the cerebellar vermis from human alcoholics (neurologically uncomplicated and alcoholics complicated with liver cirrhosis) and healthy control brains. Among the protein level changes observed are disturbances in the levels of a number of thiamine-dependent enzymes. A derangement in energy metabolism perhaps related to thiamine deficiency seems to be important in all regions analysed, even where there are no clinical or pathological findings of Wernicke-Korsakoff Syndrome. Evidence of oxidative changes was also seen in all regions and effects of liver dysfunction in the vermis found. However, overall, these results highlight the complexity of this disease process in that a number of different proteins from different cellular pathways appear to be affected. By identifying changes in protein abundance levels in the prefrontal grey and white matter and the cerebellar vermis, hypotheses may draw upon more mechanistic explanations as to how chronic ethanol consumption causes the structural and functional alterations associated with alcohol-related brain damage. Furthermore, by comparing these results, we may be able to isolate disturbances in molecular pathways specific to the brain damage caused by alcohol, severe liver dysfunction and thiamine deficiency.

A sepse é uma condição de elevada letalidade muito frequente em pacientes graves e pode estar associada à deficiência de vitamina B1 ou tiamina. Sendo a tiamina fundamental para produção de energia, restauração do poder redutor e síntese de ribose e desoxirribose celulares, o objetivo deste estudo foi avaliar o efeito da deficiência de tiamina sobre a resposta inflamatória, através da medida de interleucinas, o estresse oxidante, pela determinação do 4-hidróxi 2-nonenal (4-HNE) um produto de peroxidação de lipídeos de membrana e a migração celular em modelo experimental de sepse. Em um primeiro experimento foi determinada a concentração de pirofosfato de tiamina (PPT) no sangue de camundongos c57bl6 alimentados com ração completa e com ração deficiente em tiamina, para determinação do tempo necessário para a indução de deficiência dessa vitamina. Em um segundo experimento foi utilizada a ligadura e perfuração cecal (CLP) como modelo de sepse em quatro grupos: SHAM ração completa, SHAM ração deficiente em tiamina, CLP ração completa, CLP ração deficiente em tiamina. As concentrações de PPT no sangue foram determinadas por cromatografia líquida de alta eficiência. As dosagens séricas e no líquido peritoneal de TNF-α, IL-1β, IL-6, KC e MCP-1/CCL2 foram realizadas por ELISA. O nível de 4-hidroxi,2-nonenal (4-HNE) no fígado foi avaliado por Western Blot. Contagem de leucócitos no sangue e no líquido peritoneal foi feita por microscopia óptica. Foi avaliada a concentração de bactérias no líquido peritoneal. Nos animais alimentados com ração completa a concentração média de PPT foi 303 42,6 nM, e a deficiência de tiamina foi induzida após 10 dias de ingestão da ração pobre em tiamina, quando observou-se concentração de 12,5 2,4 nM. No lavado peritoneal dos animais submetidos à CLP e privados de tiamina observou-se nível significativamente maior de TNF-α e MCP-1. A IL-1β foi menor no sangue do mesmo grupo. A expressão de 4-HNE foi maior nos grupos privados de tiamina. Quanto à celularidade sanguínea, observou-se apenas maior contagem de mononucleares no grupo submetido à CLP e privado de tiamina. No líquido peritoneal, a contagem de leucócitos totais, mononuleares e monócitos foi mais elevada nos grupos CLP, mas sem relação com o tipo de dieta. No entanto, no líquido peritoneal o grupo CLP deficiente em tiamina revelou população bacteriana significativamente menor que o grupo alimentado com ração completa e os grupos sham. Concluiu-se que a deficiência de tiamina associou-se com aumento da morte bacteriana na cavidade peritoneal, aumento do estresse oxidante, e mudanças na resposta inflamatória. Palavras-chave: Tiamina. Sepse. Estresse oxidante. Inflamação. Modelo de sepse.A sepse é uma condição de elevada letalidade muito frequente em pacientes graves e pode estar associada à deficiência de vitamina B1 ou tiamina. Sendo a tiamina fundamental para produção de energia, restauração do poder redutor e síntese de ribose e desoxirribose celulares, o objetivo deste estudo foi avaliar o efeito da deficiência de tiamina sobre a resposta inflamatória, através da medida de interleucinas, o estresse oxidante, pela determinação do 4-hidróxi 2-nonenal (4-HNE) um produto de peroxidação de lipídeos de membrana e a migração celular em modelo experimental de sepse. Em um primeiro experimento foi determinada a concentração de pirofosfato de tiamina (PPT) no sangue de camundongos c57bl6 alimentados com ração completa e com ração deficiente em tiamina, para determinação do tempo necessário para a indução de deficiência dessa vitamina. Em um segundo experimento foi utilizada a ligadura e perfuração cecal (CLP) como modelo de sepse em quatro grupos: SHAM ração completa, SHAM ração deficiente em tiamina, CLP ração completa, CLP ração deficiente em tiamina. As concentrações de PPT no sangue foram determinadas por cromatografia líquida de alta eficiência. As dosagens séricas e no líquido peritoneal de TNF-α, IL-1β, IL-6, KC e MCP-1/CCL2 foram realizadas por ELISA. O nível de 4-hidroxi,2-nonenal (4-HNE) no fígado foi avaliado por Western Blot. Contagem de leucócitos no sangue e no líquido peritoneal foi feita por microscopia óptica. Foi avaliada a concentração de bactérias no líquido peritoneal. Nos animais alimentados com ração completa a concentração média de PPT foi 303 42,6 nM, e a deficiência de tiamina foi induzida após 10 dias de ingestão da ração pobre em tiamina, quando observou-se concentração de 12,5 2,4 nM. No lavado peritoneal dos animais submetidos à CLP e privados de tiamina observou-se nível significativamente maior de TNF-α e MCP-1. A IL-1β foi menor no sangue do mesmo grupo. A expressão de 4-HNE foi maior nos grupos privados de tiamina. Quanto à celularidade sanguínea, observou-se apenas maior contagem de mononucleares no grupo submetido à CLP e privado de tiamina. No líquido peritoneal, a contagem de leucócitos totais, mononuleares e monócitos foi mais elevada nos grupos CLP, mas sem relação com o tipo de dieta. No entanto, no líquido peritoneal o grupo CLP deficiente em tiamina revelou população bacteriana significativamente menor que o grupo alimentado com ração completa e os grupos sham. Concluiu-se que a deficiência de tiamina associou-se com aumento da morte bacteriana na cavidade peritoneal, aumento do estresse oxidante, e mudanças na resposta inflamatória. / Sepsis is a prevalent condition in critically ill patients and may be associated with thiamine deficiency (TD). Since thiamine is important for energy production, redactor power recovering and ribosis and desoxirribosis synthesis, the aim of this study was to evaluate TD effect in inflammation, oxidative stress and cell recruitment in a sepsis model. Thiamine pyrophosphate (TPP) normal concentration was determined in blood of c57bl6 mice fed with AIN93G chow and also in animals fed with similar AIN93G chow without thiamine in order to determine the time required to produce TD. Another experiment was carried out with cecal ligation and puncture (CLP) as the sepsis model with four groups: SHAM with AIN93G complete chow, SHAM with TD chow, CLP with AIN93G complete chow and CLP with TD chow. TPP blood concentrations were determined by HPLC/Fluorescence. Blood and peritoneal liquid TNF-alpha, IL-1, IL-6, KC and MCP-1/CCL2 determinations were performed by ELISA. The expression of 4-HNE was performed by Western Blot. Blood and peritoneal liquid leukocytes counting were performed by optical microscopy. Peritoneal liquid bacterial concentration was determined. Blood TPP mean concentration in AIN93G complete chow was 287.9 27.8 nM and TD occurred in 10 days in TD chow group and blood concentration in this group was 12.5 2.4 nM. Peritoneal liquid TNF-alpha and MCP-1 concentrations were significantly greater in CLP with TD chow group than the other groups. Blood IL1-β was lower in the same group. Liver 4-HNE expression was highest in TD groups. Blood mononuclear number was greater in CLP TD chow group the others. Peritoneal liquid leukocites, mononuclears and neutrophils numbers were detected in greater number in the same group. However, peritoneal liquid bacterial concentration was significantly lower in the same group. In coclusion TD was associated with greater bacterial killing in peritoneal liquid, greater oxidative stress and change in inflammatory response.

Master of Science / Department of Grain Science and Industry / Greg Aldrich / Water soluble B-vitamins play an integral role in normal metabolic function in cats. For example, thiamine deficiency results in anorexia, neurological impairment, and, in severe cases, death in a few weeks’ time. However, little research has addressed how these vitamins are affected during cat food canning. Thiamine is the most susceptible to degradation during this process, with less known about how it affects the other B-vitamins. Therefore, our objectives were to determine the effects of modifying processing parameters on thiamine and other water-soluble B-vitamins in a model canned cat food. In a series of five experiments, various processing parameters were adjusted: including cook (retort) time, batter moisture and temperature, pH, protein source, and the addition of sulfites. Pressure (172368.93 Pa) and temperature (121 ̊C) within the retort remained the same for all treatments. As retort time increased, thiamine concentration decreased (P ≤ 0.05). No loss of B-vitamin concentration was noted for thiamine, riboflavin, cobalamin, and pantothenic acid as batter moisture increased. Likewise, as batter temperature increased, concentration of riboflavin, niacin, pyridoxine, folic acid, and pantothenic acid remained constant (P ˃ 0.10). When different types of thiamine were included for supplementation, thiamine mononitrate tended to have a greater retention of the vitamin than thiamine hydrochloride (P = 0.12). The protein sources selected for the experiment included chicken as a control, beef liver, chicken liver, pork liver, salmon, tuna, and whitefish. The salmon, tuna, and whitefish were grouped together for analysis. Beef liver, chicken liver, and pork liver were grouped together for analysis. The vitamin retention of each group was compared. When compared to chicken or liver, thiamine retention was greatest in diets containing fish (P≤ 0.05). In addition, riboflavin, niacin, and cobalamin retentions were greatest (P≤ 0.05) in diets containing liver. The addition of sulfites came from dehydrated potatoes added to thediets in exchange for rice. Thiamine tended to decrease in those diets with sulfite containing dehydrated potatoes (P= 0.07) compared to diets containing rice. Pyridoxine and pantothenic acid retention decreased in diets containing dehydrated potatoes (P≤ 0.05) compared to diets containing rice. The largest negative impact on thiamine retention was time in the retort; cobalamin, folic acid, and riboflavin were also negatively affected. Including sulfite-containing potatoes in the diet tended to decrease thiamine, pyridoxine, and pantothenic acid. It was expected that diets containing chicken would retain more thiamine than those formulated with fish and liver. However, diets containing fish retained more thiamine, pyridoxine, and pantothenic acid. Therefore, it appears that processing and diet composition can affect the B-vitamin content of canned cat foods and must be accounted for when producing commercial products.

A sepse é uma condição de elevada letalidade muito frequente em pacientes graves e pode estar associada à deficiência de vitamina B1 ou tiamina. Sendo a tiamina fundamental para produção de energia, restauração do poder redutor e síntese de ribose e desoxirribose celulares, o objetivo deste estudo foi avaliar o efeito da deficiência de tiamina sobre a resposta inflamatória, através da medida de interleucinas, o estresse oxidante, pela determinação do 4-hidróxi 2-nonenal (4-HNE) um produto de peroxidação de lipídeos de membrana e a migração celular em modelo experimental de sepse. Em um primeiro experimento foi determinada a concentração de pirofosfato de tiamina (PPT) no sangue de camundongos c57bl6 alimentados com ração completa e com ração deficiente em tiamina, para determinação do tempo necessário para a indução de deficiência dessa vitamina. Em um segundo experimento foi utilizada a ligadura e perfuração cecal (CLP) como modelo de sepse em quatro grupos: SHAM ração completa, SHAM ração deficiente em tiamina, CLP ração completa, CLP ração deficiente em tiamina. As concentrações de PPT no sangue foram determinadas por cromatografia líquida de alta eficiência. As dosagens séricas e no líquido peritoneal de TNF-α, IL-1β, IL-6, KC e MCP-1/CCL2 foram realizadas por ELISA. O nível de 4-hidroxi,2-nonenal (4-HNE) no fígado foi avaliado por Western Blot. Contagem de leucócitos no sangue e no líquido peritoneal foi feita por microscopia óptica. Foi avaliada a concentração de bactérias no líquido peritoneal. Nos animais alimentados com ração completa a concentração média de PPT foi 303 42,6 nM, e a deficiência de tiamina foi induzida após 10 dias de ingestão da ração pobre em tiamina, quando observou-se concentração de 12,5 2,4 nM. No lavado peritoneal dos animais submetidos à CLP e privados de tiamina observou-se nível significativamente maior de TNF-α e MCP-1. A IL-1β foi menor no sangue do mesmo grupo. A expressão de 4-HNE foi maior nos grupos privados de tiamina. Quanto à celularidade sanguínea, observou-se apenas maior contagem de mononucleares no grupo submetido à CLP e privado de tiamina. No líquido peritoneal, a contagem de leucócitos totais, mononuleares e monócitos foi mais elevada nos grupos CLP, mas sem relação com o tipo de dieta. No entanto, no líquido peritoneal o grupo CLP deficiente em tiamina revelou população bacteriana significativamente menor que o grupo alimentado com ração completa e os grupos sham. Concluiu-se que a deficiência de tiamina associou-se com aumento da morte bacteriana na cavidade peritoneal, aumento do estresse oxidante, e mudanças na resposta inflamatória. Palavras-chave: Tiamina. Sepse. Estresse oxidante. Inflamação. Modelo de sepse.A sepse é uma condição de elevada letalidade muito frequente em pacientes graves e pode estar associada à deficiência de vitamina B1 ou tiamina. Sendo a tiamina fundamental para produção de energia, restauração do poder redutor e síntese de ribose e desoxirribose celulares, o objetivo deste estudo foi avaliar o efeito da deficiência de tiamina sobre a resposta inflamatória, através da medida de interleucinas, o estresse oxidante, pela determinação do 4-hidróxi 2-nonenal (4-HNE) um produto de peroxidação de lipídeos de membrana e a migração celular em modelo experimental de sepse. Em um primeiro experimento foi determinada a concentração de pirofosfato de tiamina (PPT) no sangue de camundongos c57bl6 alimentados com ração completa e com ração deficiente em tiamina, para determinação do tempo necessário para a indução de deficiência dessa vitamina. Em um segundo experimento foi utilizada a ligadura e perfuração cecal (CLP) como modelo de sepse em quatro grupos: SHAM ração completa, SHAM ração deficiente em tiamina, CLP ração completa, CLP ração deficiente em tiamina. As concentrações de PPT no sangue foram determinadas por cromatografia líquida de alta eficiência. As dosagens séricas e no líquido peritoneal de TNF-α, IL-1β, IL-6, KC e MCP-1/CCL2 foram realizadas por ELISA. O nível de 4-hidroxi,2-nonenal (4-HNE) no fígado foi avaliado por Western Blot. Contagem de leucócitos no sangue e no líquido peritoneal foi feita por microscopia óptica. Foi avaliada a concentração de bactérias no líquido peritoneal. Nos animais alimentados com ração completa a concentração média de PPT foi 303 42,6 nM, e a deficiência de tiamina foi induzida após 10 dias de ingestão da ração pobre em tiamina, quando observou-se concentração de 12,5 2,4 nM. No lavado peritoneal dos animais submetidos à CLP e privados de tiamina observou-se nível significativamente maior de TNF-α e MCP-1. A IL-1β foi menor no sangue do mesmo grupo. A expressão de 4-HNE foi maior nos grupos privados de tiamina. Quanto à celularidade sanguínea, observou-se apenas maior contagem de mononucleares no grupo submetido à CLP e privado de tiamina. No líquido peritoneal, a contagem de leucócitos totais, mononuleares e monócitos foi mais elevada nos grupos CLP, mas sem relação com o tipo de dieta. No entanto, no líquido peritoneal o grupo CLP deficiente em tiamina revelou população bacteriana significativamente menor que o grupo alimentado com ração completa e os grupos sham. Concluiu-se que a deficiência de tiamina associou-se com aumento da morte bacteriana na cavidade peritoneal, aumento do estresse oxidante, e mudanças na resposta inflamatória. / Sepsis is a prevalent condition in critically ill patients and may be associated with thiamine deficiency (TD). Since thiamine is important for energy production, redactor power recovering and ribosis and desoxirribosis synthesis, the aim of this study was to evaluate TD effect in inflammation, oxidative stress and cell recruitment in a sepsis model. Thiamine pyrophosphate (TPP) normal concentration was determined in blood of c57bl6 mice fed with AIN93G chow and also in animals fed with similar AIN93G chow without thiamine in order to determine the time required to produce TD. Another experiment was carried out with cecal ligation and puncture (CLP) as the sepsis model with four groups: SHAM with AIN93G complete chow, SHAM with TD chow, CLP with AIN93G complete chow and CLP with TD chow. TPP blood concentrations were determined by HPLC/Fluorescence. Blood and peritoneal liquid TNF-alpha, IL-1, IL-6, KC and MCP-1/CCL2 determinations were performed by ELISA. The expression of 4-HNE was performed by Western Blot. Blood and peritoneal liquid leukocytes counting were performed by optical microscopy. Peritoneal liquid bacterial concentration was determined. Blood TPP mean concentration in AIN93G complete chow was 287.9 27.8 nM and TD occurred in 10 days in TD chow group and blood concentration in this group was 12.5 2.4 nM. Peritoneal liquid TNF-alpha and MCP-1 concentrations were significantly greater in CLP with TD chow group than the other groups. Blood IL1-β was lower in the same group. Liver 4-HNE expression was highest in TD groups. Blood mononuclear number was greater in CLP TD chow group the others. Peritoneal liquid leukocites, mononuclears and neutrophils numbers were detected in greater number in the same group. However, peritoneal liquid bacterial concentration was significantly lower in the same group. In coclusion TD was associated with greater bacterial killing in peritoneal liquid, greater oxidative stress and change in inflammatory response.