Uric acid excretion disorders are the most common cause of primary dysuricemia. The kidneys eliminate two-thirds of uric acid production and the other third is eliminated in the gastrointestinal tract. Renal reabsorption and secretion occur through the polarised epithelial cells in the proximal tubules. Uric acid transporters are expressed on these cell membranes. Reabsorption deficiency leads to hypouricemia and elevated fraction excretion associated with urolithiasis, nephrolithiasis or acute renal injury. Decreased uric acid secretion in the kidneys and small intestine leads to hyperuricemia, which develops into gout in 10% of individuals. Genome wide association studies detected a strong effect of SLC22A12 (URAT1), SLC2A9 (GLUT9) reabsorbing transporters and ABCG2 (ABCG2) secreting transporter on uric acid serum concentration variability. This thesis aimed to map out urate transporter allelic variants in a cohort of primary dysuricemia patients and identification of the variants causing defective uric acid excretion. Six non-synonymous variants were described in SLC22A12 (URAT1) and SLC2A9 (GLUT9) genes in hypouricemic individuals, which had not been identified previously in any population studies. Significant decreases in uric acid transport have been demonstrated experimentally in vitro,...

Les cristaux d'UMS sont connus comme agents étiologiques de la goutte et au cours de l'accès goutteux, le neutrophile est une des premières cellules immunitaires à s'accumuler en grand nombre au site inflammatoire dans les cavités articulaires. Durant l'inflammation, le plasma traverse les vaisseaux sanguins et transporte les protéines vers le site enflammé. Plusieurs protéines plasmatiques peuvent alors servir à recruter le neutrophile, comme les composants du complément (C5a ), les kinines (bradykinine ou agonistes du récepteur B1) et bien d'autres. Au début de l'inflammation, initialement les cristaux interagissent probablement avec le plasma et ses protéines recouvrent les cristaux. Cependant, nous savons que le plasma ayant servi à l'opsonisation des cristaux d'urate monosodique subit des changements conduisant à l'activation du système du complément. Ainsi, les objectifs de ce mémoire étaient de confirmer la libération du facteur C5a et de la bradykinine dans le plasma humain activé par les cristaux d'urate monosodique et de déterminer les effets de ces facteurs plasmatiques sur l'activité du neutrophile. La chimiotaxie a été étudiée en réponse au plasma activé par les cristaux, mettant en évidence la présence de facteurs du complément, en particulier le C5a qui est majoritairement responsable de cette chimiotaxie. Le plasma activé provoque aussi une mobilisation de calcium par l'intermédiaire du C5a et certainement par d'autres facteurs qui ne sont pas encore identifiés. Les résultats obtenus ont aussi montré que l'agoniste du récepteur B1 des kinines induisait la migration des neutrophiles. En revanche, nous n'avons pas réussi à identifier la bradykinine dans le plasma ayant servi à l'opsonisation des cristaux d'UMS. Les résultats de notre travail servirons de base pour des études subséquentes sur le plasma activé par les cristaux d'UMS.

O hidroperóxido de urato (HOOU) é o produto da oxidação do ácido úrico por peroxidases. Sua produção é favorecida durante a inflamação e hiperuricemia, uma vez que há grande quantidade de ácido úrico, peroxidases inflamatórias e superóxido. Neste sentido, o objetivo deste estudo foi avaliar o efeito do hidroperóxido de urato sobre proteínas sensíveis à modulação redox em um ambiente inflamatório asséptico e outro que imita infecção. Assim, nesta tese comparou-se a estrutura química do HOOU obtido fotoquimicamente daquele obtido através da catálise enzimática pela mieloperoxidase. A obtenção do HOOU por foto-oxidação permitiu o melhor isolamento do composto. Este oxidante foi capaz de reagir especificamente com os aminoácidos contendo enxofre (metionina e cisteína). Neste sentido, foi investigada sua reatividade com tiol-peroxidases detoxificadoras de peróxido, a peroxiredoxina 1 e 2 (Prx1 e Prx2). O HOOU apresentou cinética rápida de reação com a Prx1, k = 4,9 × 105 M-1s-1 e Prx2, k = 2,3 × 106 M-1s-1, o que as torna um provável alvo celular, além disso, foi capaz de oxidar a Prx2 de eritrócitos humanos, mostrando ser capaz de atravessar a membrana plasmática. Além das Prxs, a albumina do soro também desempenha papel importante na homeostase redox. O HOOU foi capaz de oxidar a albumina com constante de velocidade de 0,2 × 102 M-1s- 1. Outra tiol-proteína com importante função na homeostase e sinalização redox é a tioredoxina (Trx). A Trx foi oxidada pelo HOOU com constante de reação de 2,8 × 102 M-1s-1 e foi liberada juntamente com a Prx1 e Prx2 das células de macrófagos humanos (linhagem THP-1) quando estas células foram incubadas com HOOU. A liberação dessas proteínas é reconhecidamente um sinal de estresse celular. Assim o HOOU pode estar envolvido na exacerbação do estresse oxidativo em ambiente inflamatório. Quando neutrófilos (linhagem HL- 60) e macrófagos humanos (linhagem THP-1) foram incubados na presença de ácido úrico e Pseudomonas aeruginosa houve uma diminuição na produção de ácido hipocloroso (HOCl). Isto se deveu à competição entre ácido úrico e cloreto pela mieloperoxidase e resultou em menor atividade microbicida pelas células, demonstrando que a formação do HOOU não contribui e, ao contrário, prejudica a atividade microbicida das células inflamatórias. Dessa forma, a oxidação do ácido úrico e formação do hidroperóxido de urato tanto altera a atividade microbicida das células inflamtárias, quanto leva à oxidação de tiósproteínas importantes para manutenção da homeostase redox. Assim, o HOOU pode ser o responsável pelos efeitos pró-oxidantes e pró-inflamatórios do ácido úrico solúvel, e isso indica que o papel antioxidante do ácido úrico deve ser revisto em situações de inflamação. / Urate hydroperoxide (HOOU) is the product of the oxidation of uric acid by peroxidases. The formation of HOOU is favored during inflammation and in hyperuricemia, where there is plenty amount of uric acid, inflammatory peroxidases and superoxide. Therefore, the aim of the present study was to evaluate the effect of urate hydroperoxide on redox sensitive proteins in an inflammatory environment and another that mimics infection. In this thesis the chemical structure of the HOOU produced by photo-oxidation was compared to that obtained by myeloperoxidase catalysis. The chemical production of HOOU allowed a better purification of the compound. This oxidant was able to specifically react with sulfur containing amino acids (methionine and cysteine). In this sense, its reactivity with peroxiredoxins (Prx1 and Prx2) was investigated. HOOU reacted fast with Prx1 k = 4.9 × 105 M-1s-1 and Prx2 k = 2.3 × 106 M-1s-1. In addition, HOOU was able to oxidize Prx2 from intact erythrocytes at the same extend as does hydrogen peroxide. Albumin is an important thiol-containing protein to redox homeostasis in plasma. HOOU was able to oxidize albumin with a rate constant of 0.2 × 102 M-1s-1. Another protein with important function in redox homeostasis is thioredoxin (Trx). Trx was oxidized by HOOU with a rate constant of 2.8 × 102 M-1s-1 and was released together with Prx1 and Prx2 from human macrophages cells (THP-1 cell line) that were incubated with HOOU. The release of these proteins is a signal of cellular stress. Thus, HOOU may be involved in the exacerbation of oxidative stress in inflammatory environments. When neutrophil (HL-60 cell line) and macrophages (THP-1 cell line) were incubated with uric acid and Pseudomonas aeruginosa there was a decrease in hypochlorous acid (HOCl) production because of the competition between chloride and uric acid by myeloperoxidase. It decreased HOCl and impaired the microbicidal activity of the cells, showing that HOOU does not contribute in bacteria clearance. Therefore, the oxidation of uric acid to urate hydroperoxide impairs microbicidal activity and oxidizes thiol-proteins in inflammatory cells contributing to a pro-oxidant status. In this context, the antioxidant role of uric acid in inflammatory response should be reviwed.

O hidroperóxido de urato (HOOU) é o produto da oxidação do ácido úrico por peroxidases. Sua produção é favorecida durante a inflamação e hiperuricemia, uma vez que há grande quantidade de ácido úrico, peroxidases inflamatórias e superóxido. Neste sentido, o objetivo deste estudo foi avaliar o efeito do hidroperóxido de urato sobre proteínas sensíveis à modulação redox em um ambiente inflamatório asséptico e outro que imita infecção. Assim, nesta tese comparou-se a estrutura química do HOOU obtido fotoquimicamente daquele obtido através da catálise enzimática pela mieloperoxidase. A obtenção do HOOU por foto-oxidação permitiu o melhor isolamento do composto. Este oxidante foi capaz de reagir especificamente com os aminoácidos contendo enxofre (metionina e cisteína). Neste sentido, foi investigada sua reatividade com tiol-peroxidases detoxificadoras de peróxido, a peroxiredoxina 1 e 2 (Prx1 e Prx2). O HOOU apresentou cinética rápida de reação com a Prx1, k = 4,9 × 105 M-1s-1 e Prx2, k = 2,3 × 106 M-1s-1, o que as torna um provável alvo celular, além disso, foi capaz de oxidar a Prx2 de eritrócitos humanos, mostrando ser capaz de atravessar a membrana plasmática. Além das Prxs, a albumina do soro também desempenha papel importante na homeostase redox. O HOOU foi capaz de oxidar a albumina com constante de velocidade de 0,2 × 102 M-1s- 1. Outra tiol-proteína com importante função na homeostase e sinalização redox é a tioredoxina (Trx). A Trx foi oxidada pelo HOOU com constante de reação de 2,8 × 102 M-1s-1 e foi liberada juntamente com a Prx1 e Prx2 das células de macrófagos humanos (linhagem THP-1) quando estas células foram incubadas com HOOU. A liberação dessas proteínas é reconhecidamente um sinal de estresse celular. Assim o HOOU pode estar envolvido na exacerbação do estresse oxidativo em ambiente inflamatório. Quando neutrófilos (linhagem HL- 60) e macrófagos humanos (linhagem THP-1) foram incubados na presença de ácido úrico e Pseudomonas aeruginosa houve uma diminuição na produção de ácido hipocloroso (HOCl). Isto se deveu à competição entre ácido úrico e cloreto pela mieloperoxidase e resultou em menor atividade microbicida pelas células, demonstrando que a formação do HOOU não contribui e, ao contrário, prejudica a atividade microbicida das células inflamatórias. Dessa forma, a oxidação do ácido úrico e formação do hidroperóxido de urato tanto altera a atividade microbicida das células inflamtárias, quanto leva à oxidação de tiósproteínas importantes para manutenção da homeostase redox. Assim, o HOOU pode ser o responsável pelos efeitos pró-oxidantes e pró-inflamatórios do ácido úrico solúvel, e isso indica que o papel antioxidante do ácido úrico deve ser revisto em situações de inflamação. / Urate hydroperoxide (HOOU) is the product of the oxidation of uric acid by peroxidases. The formation of HOOU is favored during inflammation and in hyperuricemia, where there is plenty amount of uric acid, inflammatory peroxidases and superoxide. Therefore, the aim of the present study was to evaluate the effect of urate hydroperoxide on redox sensitive proteins in an inflammatory environment and another that mimics infection. In this thesis the chemical structure of the HOOU produced by photo-oxidation was compared to that obtained by myeloperoxidase catalysis. The chemical production of HOOU allowed a better purification of the compound. This oxidant was able to specifically react with sulfur containing amino acids (methionine and cysteine). In this sense, its reactivity with peroxiredoxins (Prx1 and Prx2) was investigated. HOOU reacted fast with Prx1 k = 4.9 × 105 M-1s-1 and Prx2 k = 2.3 × 106 M-1s-1. In addition, HOOU was able to oxidize Prx2 from intact erythrocytes at the same extend as does hydrogen peroxide. Albumin is an important thiol-containing protein to redox homeostasis in plasma. HOOU was able to oxidize albumin with a rate constant of 0.2 × 102 M-1s-1. Another protein with important function in redox homeostasis is thioredoxin (Trx). Trx was oxidized by HOOU with a rate constant of 2.8 × 102 M-1s-1 and was released together with Prx1 and Prx2 from human macrophages cells (THP-1 cell line) that were incubated with HOOU. The release of these proteins is a signal of cellular stress. Thus, HOOU may be involved in the exacerbation of oxidative stress in inflammatory environments. When neutrophil (HL-60 cell line) and macrophages (THP-1 cell line) were incubated with uric acid and Pseudomonas aeruginosa there was a decrease in hypochlorous acid (HOCl) production because of the competition between chloride and uric acid by myeloperoxidase. It decreased HOCl and impaired the microbicidal activity of the cells, showing that HOOU does not contribute in bacteria clearance. Therefore, the oxidation of uric acid to urate hydroperoxide impairs microbicidal activity and oxidizes thiol-proteins in inflammatory cells contributing to a pro-oxidant status. In this context, the antioxidant role of uric acid in inflammatory response should be reviwed.

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Disponibiliza??o do trabalho em conte?do parcial, conforme Termo de Autoriza??o. / Submitted by Jos? Henrique Henrique (jose.neves@ufvjm.edu.br) on 2017-03-27T19:34:05Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) fernanda_souza_paula_parcial.pdf: 515579 bytes, checksum: f72e2289acf5068c063e2bd00f0fefc3 (MD5) / Approved for entry into archive by Rodrigo Martins Cruz (rodrigo.cruz@ufvjm.edu.br) on 2017-04-24T16:35:34Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) fernanda_souza_paula_parcial.pdf: 515579 bytes, checksum: f72e2289acf5068c063e2bd00f0fefc3 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-24T16:35:34Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) fernanda_souza_paula_parcial.pdf: 515579 bytes, checksum: f72e2289acf5068c063e2bd00f0fefc3 (MD5) Previous issue date: 2017 / O trabalho investiga a utiliza??o de plataformas eletroqu?micas contendo filmes polim?ricos derivados do ?cido 4-aminosalicico (4-AMS) para imobiliza??o da enzima Urato oxidase (UOx) visando aplica??o na quantifica??o de ?cido ?rico (AU) em amostras de urina. Investigou-se a eletrodeposi??o do 4-AMS pelas t?cnicas de voltametria c?clica (VC) e cronoamperometria (CA) sobre eletrodos de grafite (EG). Por VC foram realizados 100 ciclos de potencial na faixa de -0,25 a 1,25 V ? 50 mV/s em solu??o 2,50 mM do mon?mero preparado em H2SO4 0,50 M. Utilizando a CA, a eletropolimeriza??o foi realizada a potencial constante de +0,928 V durante 5600s no mesmo meio reacional utilizado na VC. O poli(4-AMS) obtido por VC e CA mostrou dois pares redox, os quais est?o relacionados a eletroatividade do filme polim?rico, na regi?o de potencial de +0,50/+0,40 V. Contudo, maiores valores de Ipa e Ipc foram obtidos para os eletrodos modificados por VC, sugerindo que estes filmes s?o mais eletroativos. A deposi??o do azul da Pr?ssia (AP), mediador da rea??o de per?xido, foi investigada sobre os EG, com posterior modifica??o com poli(4-AMS). Notou-se que a presen?a do AP n?o altera o perfil voltam?trico da eletropolimeriza??o do 4-AMS. Contudo, quando comparada com a eletropolimeriza??o somente nos EG, obteve-se filmes mais resistivos e com menor eletroatividade. Analisando as propriedades eletroqu?micas e morfol?gicas, por VC conseguiuse filmes mais uniformes, com maior quantidade de material depositado e maior eletroatividade. A eletropolimeriza??o foi realizada tamb?m sobre eletrodos impressos de grafite contendo azul da Pr?ssia (EI/AP), onde posteriormente imobilizou-se 5 U da UOx, e o biossensor foi acoplado a uma c?lula de fluxo num sistema de an?lise por inje??o em fluxo (FIA) de linha ?nica. A vaz?o e o volume da al?a de amostragem foram otimizados em 2,10 mL/min e 200 ?L, repectivamente. O valor de pH da solu??o do analito foi otimizado em 8,27. Medidas de reprodutibilidade mostraram desvio padr?o de 2,15% (n=10). O biossensor respondeu linearmente para AU na faixa de 1,0 x 10-5 a 2,0 x 10-4 M, com limite de detec??o de 3,0 ?M. Amostras de urina foram dilu?das (1:10) e injetadas diretamente no biossensor. A reposta foi reprodut?vel mostrando baixo desvio padr?o para as medidas, e valores encontrados dentro da faixa esperada para o analito em amostras de urina. Testes de adi??o e recupera??o mostraram valores de 97,35% (?2,43). O biossensor mostrou-se bastante promissor para a proposta do trabalho, apresentando resultados muito satisfat?rios para as an?lises e par?metros investigados. / Disserta??o (Mestrado) ? Programa de P?s-Gradua??o em Qu?mica, Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri, 2017. / This work investigates the use of electrochemical platforms containing polymeric films derived from 4-aminosalicylic acid (4-ASA) modified with the enzyme Urate oxidase (UOx) for quantification of uric acid (UA) in urine samples. The electrodeposition of 4-ASA was investigated through Cyclic Voltammetry (CV) and Chronoamperometry (CA) on graphite electrodes (GE). 100 cycles were performed in the range of -0.25 to 1.25 V at 50 mV/s in 2.50 mM monomer solution prepared in 0.50 M H2SO4. Using CA, the deposition was performed at a potential of +0.928 V for 5600 s in the same CV reaction medium. The poly(4-ASA) showed two redox pairs related to the electroactivity of the polymeric film in the potential range of + 0.50 /+ 0.40 V. However, higher values of Ipa and Ipc were obtained for the electrodes modified through CV, suggesting that these films are more electroactive. The deposition of Prussian blue (PB), mediator of the peroxide reaction, was investigated on the GE with subsequent modification with poly (4-ASA). It was observed that the presence of PB does not alter the voltammetric profile of 4-ASA electropolymerization. However, when compared with the electropolymerization in bare GE, more resistive films were obtained with lower electroactivity. Analyzing the electrochemical and morphological properties through CV, more uniform films were obtained, with more material deposited and greater electroactivity. The electropolymerization of poly(4-ASA) was also conducted on screen printed electrodes containing Prussian Blue (SPE/PB), with subsequent immobilization of 5U of Uox. This biosensor was coupled to a flow cell in a Flow Injection Analysis (FIA) system of single line. The flow rate and the sampling loop volume were optimized at 2.10 mL/min and 200 ?L, respectively. The pH value of the analyte solution was optimized at 8.27. Reproducibility measures showed a standard deviation of 2.15% (n = 10). The biosensor responded linearly to UA in the range of 1.0 x 10-5 to 2.0 x 10-4 M, with a detection limit of 3.0 ?M. Urine samples were diluted (1:10) and directly injected over the biosensor. The response was reproducible with low standard deviation and values found within the range expected for the analyte in urine samples. Addition and recovery tests showed values of 97.35% (?2.43). The biosensor is very promising for the work proposal, presenting very satisfactory results for the analyzes and investigated parameters.

Fundação de Amparo a Pesquisa no Estado do Rio Grande do Sul / Gout attack is characterized severe joint pain and inflammation with concomitant accumulation of monosodium urate (MSU) crystals. However, gout and the mechanisms responsible for the acute attacks are poorly understood, leading to improper treatment of the patient and reducing the quality of life. Polyamines (putrescine, spermidine and spermine) are involved in inflammatory nociceptive processes and have not been investigated to date. Therefore, the aim of the present study was to investigate the involvement of polyamines in the development of acute gout attack. Arthritis score, a compound measure of joint compromise that considers edema formation, erythema and paw position, mechanical hyperalgesia and inflammatory parameters were measured in an acute gout attack model in male mice induced by intra-articular (i.a.) injection of MSU, H2O2, phorbol 12-myristate 13-acetate (PMA), L-ornithine or polyamines (putrescine, spermidine, spermine). All these algogenic agents increased arthritis score in a dose-dependent manner with ED50 of 0.73 (0.4-1.1) mg/site for MSU, 2.3 (1.5-3.5) μmol/site for H2O2, 3.5 (2.1-5.6) nmol/site for PMA, 0.6 (0.3-1.1) μmol/site for L-ornithine, 0.8 (0.4-1.7) μmol/site for putrescine, 3.6 (2.6-5.1) μmol/site for spermidine and 0.1 (0.06-0.2) μmol/site for spermine. All tested algogenic agents caused joint edema and nociception, except putrescine, which increased only arthritis score. α-Difluoromethylornithine (DFMO; ornithine decarboxylase ODC - inhibitor, i.a.) prevented MSU-, H2O2-, PMA-, L-ornithine-induced nociception, but not edema. On the other hand, DFMO did not prevent spermine-induced edema and nociception. DFMO prevented MSU-induced increase of ODC activity. Our results indicate that polyamines contribute to acute gout attacks, suggesting that inhibitors of polyamine synthesis may be potential therapeutic agents for the treatment and prophylaxis of gout. / O ataque agudo de gota é caracterizado por dor intensa e inflamação combinados com o acúmulo de cristais de urato monossódico (MSU). No entanto, a gota e os mecanismos responsáveis pelos ataques agudos ainda estão mal compreendidos, levando ao tratamento inadequado dos pacientes e reduzindo a qualidade de vida. As poliaminas (putrescina, espermidina e espermina) estão envolvidas em processos nociceptivos inflamatórios, e não foram investigadas até o momento, por conseguinte, o objetivo do presente estudo foi investigar o envolvimento das poliaminas no desenvolvimento do ataque de gota aguda em camundongos. Para isso, o escore de artrite (conjunto de somatórios de medidas que considera a formação de edema, eritema e posição da pata tratada do animal), hiperalgesia mecânica e parâmetros inflamatórios foram medidos em um modelo de ataque agudo de gota em camundongos machos, induzidos por uma injeção intra-articular de (i.a.) MSU, H2O2, forbol 12-miristato 13-acetato (PMA), L-ornitina ou poliaminas (putrescina, espermidina, espermina). Todos os agentes algogênicos aumentaram o escore de artrite de um modo dose dependente com um DE50 de 0,73 (0,4-1,1) mg/sitio de MSU, 2,3 (1,5-3,5) μmol/sitio de H2O2, 3,5 (2,1-5,6) nmol/sitio para PMA, 0,6 (0,3-1,1) μmol/sitio para a L-ornitina, 0,8 (0,4-1,7) μmol/sitio para a putrescina, 3,6 (2,6-5,1) μmol/sitio para a espermidina e 0,1 (0,06-0,2) μmol/sitio para espermina. Todos os agentes algogênicos testados causaram edema articular e nocicepção, exceto a putrescina, que aumentou apenas o escore de artrite. α-Difluorometilornitina (DFMO; inibidor da ornitina descarboxilase - ODC) preveniu a nocicepção induzida por: MSU, H2O2, PMA, L-ornitina, mas não o edema. Por outro lado, DFMO não preveniu a nocicepção e o edema induzido por espermina. DFMO preveniu o aumento da atividade da ODC induzido por MSU. Os nossos resultados indicam que as poliaminas estão envolvidas no ataque agudo de gota, sugerindo que os inibidores da síntese de poliaminas podem ser potenciais agentes terapêuticos para o tratamento e profilaxia da gota.

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