Orientadores: José Wilson Magalhães Bassani, Rosana Almada Bassani / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-19T11:34:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Monteiro_MarinaCarneiro_M.pdf: 5677929 bytes, checksum: 5c42afe705a43b66a4505a6ecded7b7c (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: A fração do conteúdo de Ca2+ do retículo sarcoplasmático (RS) liberada a cada contração (Fractional Release - FR) em miócitos cardíacos é regulada pela corrente de entrada de Ca2+ através da membrana celular pelos canais de Ca2+ tipo-L (ICa,L) e pelo conteúdo de Ca2+ do RS ([Ca2+]RS). Em trabalho anterior foi desenvolvido, no nosso laboratório, um modelo experimental denominado de modelo do RS funcionalmente isolado (MRSFI). Neste modelo, cardiomiócitos são perfundidos em solução sem Na+ e sem Ca2+, o que torna as suas membranas eletricamente inexcitáveis e inibe o transporte do íon pelo trocador Na+/Ca2+. As variações (transientes) da concentração intracelular de Ca2+ ([Ca2+]i) medidas com o indicador fluorescente Fluo-3 AM (5 ?M, 20 min, 24ºC) são evocadas por aplicação de pulsos rápidos (100 ms) de cafeína (10 mM). No presente trabalho, o MRSFI foi usado para estudo da relação entre FR e [Ca2+]RS na ausência do gatilho fisiológico (ICa,L) para liberação reticular de Ca2.... Observação: O resumo, na íntegra, poderá ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract: The fraction of the sarcoplasmic reticulum (SR) Ca2+ content released at a twitch (Fractional Release - FR) in cardiac myocytes is regulated by the transmembrane inward Ca2+ current through the L-type Ca2+ channel (ICa,L) and by the SR Ca2+ content ([Ca2+]SR). In the experimental model of the functionally isolated SR model (FISRM), previously developed in this laboratory, cardiomyocytes are perfused with Na+, Ca2+-free solution, which makes the cells electrically unexcitable and thermodynamically inhibits the sarcolemmal Na+/Ca2+ exchanger. Variations in the intracellular Ca2+ concentration ([Ca2+]i) was measured with the Ca2+ indicator fluo-3 and Ca2+ transients due to SR release are evoked by pulse-like (100 ms duration) application of 10 mM caffeine. In the present work, the FISRM was used to study the relationship between FR and [Ca2+]SR in the absence of ICa,L, the physiological trigger for the release of Ca2+ from the SR.... Note: The complete abstract is available with the full electronic digital thesis or dissertations / Mestrado / Engenharia Biomedica / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientadores: Eneida de Paula, Leonardo Fernandes Fraceto / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-16T01:05:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lima_RobertaAlineFrancode_M.pdf: 1479897 bytes, checksum: 3c9af4bda36adc886426ab930c957a40 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: A dor desempenha um papel biológico muito importante como indicador da presença de um estímulo nocivo, que pode representar dano real ou potencial ao organismo; entretanto, não é interessante que essa sinalização persista além das necessidades fisiológicas a ponto de tornar-se um incomodo, podendo dificultar o desempenho das atividades normais, comprometer a qualidade de vida do indivíduo e impedir a realização de práticas cirúrgicas curativas. Os anestésicos locais são fármacos empregados para alívio da dor aguda ou crônica, pois bloqueiam a condução do estímulo nervoso em membranas neuronais. Dentre eles, está a Tetracaína (TTC) um amino-éster de grande utilidade na prática clínica, empregado em procedimentos que requerem anestesia tópica, como aqueles oftalmológicos que necessitam de intervenções na córnea. As limitações do uso clínico da TTC está relacionadas à sua baixa estabilidade química (hidrólise da ligação éster por esterases plasmáticas) e sua toxicidade sistêmica. Sistemas de liberação modificada de fármacos, que empregam carreadores como ciclodextrinas, constituem uma alternativa para aumentar o tempo de ação anestésica e diminuir a toxicidade. As ciclodextrinas são capazes de formar complexos de inclusão com diversos fármacos, alterando propriedades como a solubilidade aquosa, o que torna esses oligosacarídeos cíclicos promissores para este tipo de aplicação. Neste trabalho, estudamos a complexação da TTC com beta-ciclodextrina (?-CD) e hidroxipropil-beta-ciclodextrina (HP-?-CD) em pH fisiológico e sua influência na toxicidade celular e efeito antinociceptivo, induzidos por aquele anestésico, objetivando a preparação de novas formas farmacêuticas. Para caracterização dos complexos de inclusão TTC:?-CD e TTC:HP-?-CD foram empregados métodos espectroscópicos (Ressonância Magnética Nuclear, fluorescência, absorção UV/VIS), difração de raios-X e calorimetria diferencial de varredura. A partir das análises realizadas, encontrou-se que a estequiometria de complexação da TTC com ambas as ciclodextrinas é de 1:1. A constante de associação aparente da TTC, determinada por DOSY-NMR, é de 777 M-1 e 2243 M-1, para ?-CD e HP-?-CD respectivamente, indicando uma forte interação entre as moléculas de anestésico e das ciclodextrinas, em pH fisiológico. Os dados de proximidade espacial, determinados por RMN (1DROESY) revelaram interações entre os hidrogênios Hh e Hi, (que fazem parte do anel aromático da TTC) e hidrogênios da cavidade interna das ciclodextrinas, permitindo assim propor a geometria dos complexos de inclusão da TTC com ambas ciclodextrinas. Ensaios in vitro, em cultura de fibroblastos da linhagem 3T3, mostraram aumento na viabilidade celular após complexação da TTC com ?-CD e HP-?-CD, em relação à TTC em solução. Testes de atividade biológica, de bloqueio do nervo infraorbital em ratos, demonstraram aumento significativo do tempo de duração da anestesia nos animais tratados com os complexos TTC:?-CD e TTC:HP-?-CD (40 min e 40 min), em relação ao grupo tratado com 0,5% de TTC livre (30 min). Os resultados obtidos neste estudo demonstram a formação de complexos de inclusão com forte interação entre TTC e ?-CD e HP-?-CD; indicam ainda que a utilização destes complexos de inclusão é promissora como forma farmacêutica alternativa para este anestésico, devido ao aumento da duração da anestesia (pois os complexos apresentaram maior eficácia quando comparados à TTC livre nas mesmas doses), ou ainda a diminuição da toxicidade (atingindo a mesma eficácia da TTC livre, com menores concentrações de TTC complexada). / Abstract: Pain plays an important biological role as a sign of the presence of a noxious stimulus, that denotes actual or potential damage to the body. However, it is not interesting this signal to persist beyond the physiological point, to become a nuisance that impairs the performance of normal activities, the quality of life or prevents the procedure of healing surgical practices. Local anesthetics are used for the relief of acute or chronic pain since they block the conduction of the painful stimulation in neuronal membranes. Among them is Tetracaine (TTC) an amino ester useful in clinical procedures requiring local anesthesia such as those ophthalmic ones with intervention in the cornea. The clinical use of TTC is limited by its low chemical stability (hydrolysis of the ester bond by plasma esterases) and systemic toxicity. The use of drug-delivery systems, in carriers such as cyclodextrins is a good approach to improve the duration of action and to diminish the toxicity of local anesthetics. Cyclodextrins are suitable for this type of application since these cyclic oligosaccharides are able to form inclusion complexes with several drugs improving their water solubility. Here we have studied the complexation of TTC with beta (?-CD) and hydroxypropyl-beta-cyclodextrin (HP-?-CD) and its influence in cell toxicity and antinociceptive effects induced by that anesthetic, aiming the development of new pharmaceutical forms. TTC and ?-CD or HP-?-CD inclusion complexes were characterized using spectrophotometric methods (Nuclear Magnetic Resonance, fluorescence, UV-VIS absorption), X-ray Diffraction and Differential Scanning Calorimetry. A 1:1 stoichiometry of complexation was found for both complexes. The association constant determined by DOSY was 777 M-1 and 2.243 M-1 for TTC complexation with ?-CD and HP-?-CD, respectively, indicating a strong association between the anesthetic and both cyclodextrins, at physiological pH. The nuclear overhauser NMR data (ROESY) had disclosed trough the space proximities between hydrogens Hh and Hi - at the aromatic ring of TTC - and hydrogens from the inner cavity of the cyclodextrins, allowing us to suggest the geometry of TTC:?-CD and TTC:HP-?-CD complex formation. In vitro culture tests on 3T3 fibroblasts cells revealed an increase in cell viability after TTC complexation with ?-CD and HP-?-CD, in comparison to the effect of free TTC. Biological activity was assessed in rats, through the infraorbital nerve blockade test. The results revealed a significant increase in the duration of anesthesia in animals treated with TTC:?-CD and TTC:HP-?-CD (40 min and 40 min), in comparison to a solution of 0.5% tetracaine (30 min). The results presented here demonstrate the formation of strong associated inclusion complexes between TTC and ?-CD and HP-?-CD. The in vivo results allow us to consider those complexes as promising pharmaceutical forms to increase the duration of anesthesia induced by tetracaine (since both complexes showed higher anesthetic potency when compared to free TTC at equivalent doses) or to diminish its toxicity (since the same activity can be achieved with lower concentrations of the complexed TTC formulations). / Mestrado / Bioquimica / Mestre em Biologia Funcional e Molecular

La tetracaína (Ttc), cuyas moléculas en solución fisiológica se encuentran mayoritariamente (97 %) en forma protonada, bloquea la corriente (IACh) evocada por acetilcolina (ACh) en ovocitos a los que se ha microtrasplantado receptores nicotínicos de acetilcolina (nAChRs) de la electroplaca de Torpedo marmorata. El bloqueo del nAChRm por Ttc fue muy potente, en el rango submicromolar (IC50= 0.5 μM) y reversible, recuperándose las respuestas a valores control tras un periodo de varios minutos. A concentraciones tan bajas como 0.1 μM, la Ttc ejerció un bloqueo que fue dependiente de voltaje, indicando que ejerce un bloqueo a canal abierto. El sitio de unión se pudo determinar en el interior del canal mediante técnicas de acoplamiento molecular. A concentraciones mayores (0.7 μM) se pudo observar un mecanismo de bloqueo distinto, a canal cerrado, que es independiente de voltaje y que se puede explicar por la unión de la Ttc a lugares situados en el ECD del nAChRm, que fueron determinados en los experimentos de docking virtual. Además, a esta concentración la Ttc aceleró la cinética de desensibilización de la IACh, cuando las células se mantuvieron en presencia sostenida del agonista. Esta se evocó cuando se co-aplicó la Ttc junto a la ACh a potenciales negativos. Por el contrario, cuando solamente se pre-aplicó la Ttc (aplicación previa a la de ACh), o cuando se co-aplicó a potenciales positivos, no se modificó la cinética de desensibilización, a pesar de que sí hubo una cierta inhibición de la IACh. Estos experimentos permitieron determinar que el sitio de unión de la Ttc que acelera la desensibilización se encuentra en el interior del canal. El ensayo de docking permitió localizar los residuos a los que su une la Ttc dentro del canal a altas concentraciones (con menor afinidad), que es más superficial que el implicado en el bloqueo a canal abierto. El lugar de unión determinado por anclaje virtual incluye la interacción de Ttc con αE262, γN224, γK271, y γE274, residuos que han sido previamente involucrados en el proceso de activación y desensibilización (Bouzat y cols., 2008; Forman y cols., 2007). El otro anestésico local (LA) estudiado, la benzocaína (Bzc), no posee carga al pH al que se efectúan los registros electrofisiológicos. La Bzc, al igual que la Ttc, inhibió la IACh, pero con una potencia menor, en el rango submilimolar y, a diferencia de la Ttc, su bloqueo fue independiente de voltaje. A pesar de mediar un bloqueo independiente de voltaje, la Bzc, evoca una corriente de rebote (IRb), similar a la que median moléculas que ejercen un bloqueo de canal abierto, sugiriendo que la Bzc podría estar uniéndose en el interior del canal. Otro efecto destacado de la Bzc sobre el nAChRms fue la aceleración de la desensibilización, haciéndola marcadamente más rápida incluso a potenciales positivos (a diferencia del efecto mediado por la Ttc). Además, se observó que, tras su pre-aplicación, la cinética de activación de la IACh se enlenteció y hubo un bloqueo de nAChRs, a canal cerrado, cuya recuperación fue especialmente lenta. Los efectos de ambos LAs fueron muy diferentes sobre los GABAAR. Así, la Ttc apenas tuvo efectos sobre este receptor, incluso a una concentración 10 veces superior a la IC50 determinada para el nAChRm. Por el contrario, la Bzc, aplicada a concentraciones similares a las que inhiben la IACh, aumentó la desensibilización y evocó una IRb similar a la observada en los nAChRs. Adicionalmente, la Bzc tuvo efectos sobre otros canales, como el ClC-0 y el CaCC. En relación con la Bzc, es interesante destacar que debido a su estructura química tiene una muy baja solubilidad al agua y, por tanto, debe solubilizarse en solventes como el etanol (EtOH) o el DMSO. Debido a que estos solventes pueden no ser totalmente inertes se probaron, en las mismas condiciones experimentales. No observándose efectos sobre los nAChRms.