Diversos são os fatores que estão envolvidos no controle da maturação oocitária e na qualidade e competência do oócito. A melatonina (MEL) é um hormônio que apresenta diversas funções, como atividade antioxidante e antiapoptótica, além de influenciar diferentes vias de sinalização celular. Ainda há poucos estudos sobre o papel da MEL na maturação de oócitos e o camundongo, por sua rápida reprodução e menor custo de manutenção, é um excelente modelo amplamente utilizado para estudos in vitro e, particularmente in vivo. O presente trabalho teve por objetivo avaliar o efeito da MEL sobre a maturação in vivo e in vitro e sua possível ação como protetor celular (antioxidante e/ou antiapoptótico) de complexos cumulus-oócitos (CCOs) murinos. No experimento 1, os animais receberam injeções de MEL nas concentrações de 0 (controle), 10 e 20 mg/kg/i.p./dia por 4 dias. Os CCOs foram maturados in vivo e recuperados 17 horas após a última injeção. No experimento 2, os animais receberam MEL nas mesmas dosagens do experimento anterior, porém por 3 dias. Os CCOs foram coletados 24 horas após a última injeção e maturados in vitro com hormônio folículo estimulante (0,5 µg/mL; FSH). No experimento 3, os CCOs foram maturados in vitro na presença de três diferentes doses de MEL (10-9, 10-6 e 10-3 M) ou em FSH (controle FSH). Por fim, no experimento 4, a melhor concentração de MEL (10-9 M) eleita no experimento 3, foi utilizada sozinha ou em associação com peróxido de hidrogênio (300µM; H2O2). Os CCOs foram maturados como no experimento anterior. Para os quatro experimentos foram avaliados a taxa de maturação mediante a extrusão do primeiro corpúsculo polar (1º CP) e a expressão de genes relacionados à apoptose (Bax e Bcl2l1) e enzimas antioxidantes (Gpx1, Sod1 e Sod2) por qPCR-RT tanto para as células do cumulus (CC), quanto para os oócitos (OO). No experimento 1, o tratamento com 20 mg/kg de MEL apresentou maior taxa de maturação in vivo de 80,3%, seguido do controle (69,4%) e 10 mg/kg de melatonina (62,4%; P>0,05). Para a expressão gênica não houve efeito de nenhum tratamento (P>0,05). No experimento 2, a taxa de maturação variou de 39 a 53,2% entre os tratamentos (P>0,05). Em CC, a expressão gênica foi diminuída de Bcl2l1 e aumentada de Gpx1 tratados com 20 mg/kg de MEL (P<0,05). Já para OO, somente houve aumento da expressão de Gpx1 para ambos os tratamentos com MEL (P<0,05). No experimento 3, a taxa de maturação foi de 48,9%, 53,7%, 56% e 57,3% para 10-3, 10-6, 10-9 M de MEL e FSH, respectivamente (P>0,05). As concentrações de 10-9 e 10-6 M de MEL aumentaram a expressão dos genes Gpx1 e Sod1 em CC (P<0,05). Em OO, somente houve aumento da expressão gênica de Bax na concentração de 10-6 M de MEL (P<0,05). No último experimento, não houve diferença significativa quanto à taxa de maturação, variando de 51,8% para o tratamento com H2O2 a 60% para o controle FSH (P>0,05). Em CC, Gpx1 e Sod1 tiveram suas expressões aumentadas em todos os tratamentos (P<0,05). De maneira contrária, o gene Bcl2l1 teve sua expressão diminuída (P<0,05). Com base nestes dados, conclui-se que a MEL aplicada in vivo não foi capaz de melhorar a taxa de maturação in vivo e in vitro, porém, em condições in vitro induziu a progressão da meiose em oócitos murinos. Além disso, em condições in vitro, genes antioxidantes como Gpx1 e Sod1 foram mais expressos em CC do que em OO em resposta ao tratamento com MEL, indicando a indução de um possível efeito protetor frente à condições de cultivo in vitro. / Many factors are involved in the control of oocyte maturation and developmental competence. Melatonin (MEL) is a hormone showing varied functions including antioxidant and antiapoptotic activities, besides influencing many cell signaling pathways. There are few studies on the role of MEL in oocyte maturation and the mouse, due to its quick reproduction and lower maintencance cost, is an interesting model widely used for in vitro and particularly in vivo studies. The aim of this work was to study the effects of MEL on in vivo and in vitro maturation and its cytoprotective action (antioxidant/antiapoptotic) in murine cumulus-oocyte complexes (CCOs). In experiment one, mice received MEL injections at concentrations of 0 (control), 10 and 20 mg/kg/i.p./day for 4 days. CCOs were in vivo matured and recovered 17 hours after the last injection. In experiment 2, the animals received MEL in the same dosages of the previous experiment, but for 3 days. CCOs were collected 24 hours after the last injection and in vitro matured with follicle stimulating hormone (FSH). In experiment 3, CCOs were in vitro matured with three MEL concentrations (10-9, 10-6 e 10-3 M) or FSH (FSH control). Finally, in the fourth experiment, the best concentration of MEL (10-9 M) selected in experiment 3 was used alone or in association with hydrogen peroxide (300 µM; H2O2). CCOs were matured as in the previous experiment. For all four experiments maturation rates were evaluated by extrusion of the first polar body and the expression of genes related to apoptosis (Bax and Bcl2l1) and antioxidant enzymes (Gpx1, Sod1 and Sod2) by qPCR-RT both cumulus cells (CC), and for the oocytes (OO) were assessed as well. In experiment 1, treatment with 20 mg/kg MEL showed a higher rate of in vivo maturation of 80.3%, followed by the control (69.4%) and 10 mg/kg MEL (62.4%; P>0.05). No effect for gene expression treatments (P>0.05) was observed. In experiment 2, maturation rate ranged from 39 to 53.2% between treatments (P>0.05). In CC, the gene expression was reduced for Bcl2l1 and enhanced for Gpx1 in animals treated with 20 mg/kg MEL (P<0.05). For OO, only Gpx1 expression was increased for both MEL treatments (P<0.05). In experiment 3, the maturation rates were 48.9, 53.7, 56 e 57.3% for MEL 10-3, 10-6, 10-9 M and FSH, respectively (P>0.05). MEL concentrations of 10-6 and 10-9 M increased expression of Gpx1 and Sod1 genes in CC (P<0.05). For OO, only Bax increased the gene expression in 10-6 M MEL concentration (P<0.05). In the last experiment, there was no significant difference in maturation rate, ranging from 51.8 for H2O2 to 60% for FSH control (P>0.05). Gpx1 and Sod1 genes had their expression increased in all the treatments in CC (P<0.05). For Bcl2l1 gene, the expression was decreased in CC as well (P<0.05). Based on these data, we conclude that MEL treatment in vivo was unable to promote maturation rate in vivo and in vitro, but under in vitro conditions it induced meiosis progression in murine oocytes. In addition, Gpx1 and Sod1 antioxidant genes were more expressed in CC than OO in response to MEL treatments in vitro indicating induction of a possible protective effect against in vitro culture conditions.

Toutes les formes de vie assemblent et désassemblent continuellement des composés chimiques via un processus de consommation d'énergie appelé métabolisme. Le métabolisme est généralement modélisé en chimie et biologie par un cycle. Ce modèle dynamique traduit la transformation de composés de base en une cascade de produits appelés métabolites. Celui-ci est comparable à un ouragan à l’échelle moléculaire. De manière analogique et imagée un cyclone est constitué de deux éléments, l'air et l'eau, et transforme l’environnement qui l’entoure par un processus endothermique (consommateur d’énergie). Traditionnellement, la recherche chimique sur les origines de la vie est concentrée principalement sur la synthèse de composés chimiques sans suffisamment apprécier leur place dans la plus grande organisation biochimique de la vie. La vie construit toutes ses molécules à partir du dioxyde de carbone, pourtant elle manque étonnamment d'innovation à cet égard. Malgré presque 4 milliards d'années d'évolution, les organismes autotrophes utilisent seulement six voies différentes pour construire leurs molécules à partir du CO2. Parmi elles, deux voies – la voie de l’acétyle CoA (aussi appelée voie Wood-Ljungdahl) et le cycle du rTCA (également appelé le cycle de Krebs inverse) - sont considérées comme primitives, et contiennent les cinq molécules servant de précurseurs chimiques universels pour toute la biochimie. Comment et pourquoi les voies de l’acétyle CoA et du rTCA sont-elles apparues? Pour répondre à cette question, une recherche systématique a été effectuée afin de trouver des catalyseurs chimiques non-enzymatiques ou des minéraux simples, ainsi que des réactifs pouvant promouvoir les réactions d'anabolisme principal, particulièrement la voie de l’Acétyle CoA et le cycle de rTCA. A l’origine, pour créer les molécules organiques complexes comme les enzymes il a fallu que des molécules plus simples avec un moins grand nombre de carbone se forme sur terre et cela à partir du CO2. On peut donc supposer que les premiers produits à plusieurs carbones sont issus de synthèse totalement inorganique comme celles développer dans notre laboratoire, plutôt que d’une évolution chimique et organométallique simultanée, c’est-à-dire une interaction efficace entre une molécule carbonée et un ou plusieurs métaux à l’instar de certains enzymes. Après avoir trouvé autant de façons possible de promouvoir individuellement chaque étapes des cycles catalytiques étudiés, seules les conditions réactionnelles mutuellement compatibles (à savoir des conditions permettant de produire l’ensemble des métabolites dans le bon ordre) ont été retenu. / All life forms continuously build up and break down its constituent chemical building blocks, through an energy consuming process called metabolism. Just like a hurricane’s dynamic patterns and its building blocks (air and water) as being equally fundamental to its nature, so too should metabolism’s dynamic chemical patterns and chemical building blocks be viewed as equally characteristic. Traditionally, much chemical research on the origins of life is overly focused on the synthesis of chemical building blocks without sufficiently appreciating their place in life’s larger biochemical self-organization. Life ultimately builds all of its molecules from carbon dioxide, yet it is surprisingly lacking in innovation in this respect. Despite nearly 4 billion years of evolution, autotrophic organisms use only six pathways to build their molecules from CO2. Two of these pathways – the acetyl CoA pathway (also known as the Wood-Ljungdahl pathway) and rTCA cycle (also known as the reverse Krebs cycle) - are thought to be ancestral, with just five molecules within them serving as the universal chemical precursors for all of biochemistry. How and why did these pathways get their start? To answer this question, a systematic search was designed to find simple, non-enzymatic chemical or mineral catalysts and reagents, that can promote the reactions of core anabolism, particularly the acetyl CoA pathway and the rTCA cycle. After finding as many ways as possible to promote each reaction, they could be narrowed down to mutually compatible conditions where many reactions can occur in sequence. The more of core anabolism that can be achieved under a single set of purely chemical conditions, the more likely it is to have constituted early prebiotic chemistry rather than a later product of chemical and biological evolution.

Este estudo teve como objetivo avaliar o efeito da N-acetil-L-cisteína (NAC), adicionada ao diluente composto de leite em pó desnatado, sobre a viabilidade espermática e o estresse oxidativo do sêmen equino resfriado a 5°C. Ejaculados de 8 pôneis da raça Brasileira foram coletados em triplicata resultando em 24 ejaculados. O sêmen foi distribuído em 4 grupos: Equidil® + 0,00 mM (controle), 0,5 mM, 1,0 mM ou 2,5 mM de NAC. As amostras foram armazenadas em tubos de 15mL e mantidas em caixas de transporte de sêmen BotuFLEX® (Botupharma, Botucatu-SP, Brasil). Parâmetros como motilidade total (MT), motilidade progressiva (MP), vigor, pH, resposta ao teste hiposmótico (HOST) e atividade mitocondrial (MTT) foram avaliados nas 24 e 48 h, bem como no sêmen fresco, após a diluição. O vigor, MT e MP foram também avaliados após teste de termorresistência (TTR), na ausência e presença de peróxido. A MT, a MP, o vigor espermático e a MTT foram similares (P > 0.05) entre as concentrações de NAC, nas 24 e 48 h. A resposta ao HOST foi semelhante entre as concentrações de NAC (P > 0,05) nas 24 h de resfriamento, porém nas 48 h ocorreu diminuição da funcionalidade da membrana no grupo NAC 2,5 mM em comparação ao grupo EQUIDIL, sem adição de NAC. A MT, a MP e vigor, das amostras resfriadas por 24 h e submetidas ao TTR, diferiu entre sem e com peróxido (P < 0,05) nos grupos Equidil, 0,5 mM e 1,0 mM, mas foi similar na concentração de 2,5 mM de NAC. Quando o sêmen foi resfriado por 48 h, houve diferença no vigor e MT entre amostras com e sem peróxido (P < 0,05), em todos os grupos testados, mas a MP foi similar entre amostras com e sem peróxido, na concentração 2,5 mM. O pH do diluente Equidil® foi o maior e os grupos Equidil + 0,5 mM e 1,0 mM tiveram valores intermediários, enquanto a concentração de 2,5 mM de NAC gerou valores mais baixos, nos três momentos avaliados (P < 0,05). Não houve variação significativa de pH entre os momentos 0 e 24 h (P= 0,7075) e entre 0 e 48 h (P= 0,4617), em todos os grupos testados. As concentrações de NAC testadas não melhoraram a motilidade, integridade da membrana plasmática, atividade mitocondrial e resposta ao HOST de espermatozoides equinos resfriados a 5°C e armazenados por 48 h. Após TTR, as concentrações de NAC testadas não evitaram a diminuição da motilidade e vigor espermático, na presença de peróxido. / The aim of this study was to evaluate the effect of N-acetyl-L-cysteine (NAC) based on skim milk powder extender on sperm viability and oxidative stress of equine semen cooled to 5°C. Ejaculate of 8 ponies of the Brazilian breed were collected in triplicate, resulting in 24 ejaculates, distributed in 4 groups: Equidil® extender + 0.00mm (control), 0.5mM, 1.0mM and 2.5mM of NAC with the semen samples were The samples were stored in 15mL tubes and kept in BotuFLEX® semen transport boxes (Botupharm, Botucatu/SP/Brazil). Parameters, such as motility, vigor, pH, osmolarity, HOST, and MTT were evaluated at 24 and 48 h of cooling also in fresh semen. Vigor, total (TM) and progressive motility (PM) were also evaluated after thermoresistance test (TTR), in the absence and presence of peroxide. TM, PM, sperm vigor and MTT were similar (P > 0.05) between NAC concentrations at 24 and 48 h. The response to HOST was similar between NAC concentrations (P > 0.05) at 24 h cooling, but at 48 h there was a decreased in membrane functionality in 2.5mM NAC group compared to the EQUIDIL group. TM, PM, and vigor of the samples cooled by 24 h and submitted to TTR differed between without and with peroxide (P< 0.05) in the EQUIDIL, 0.5mM and 1.0mM groups, but was similar in 2.5mM NAC. After cooling for 48 h, there was difference in vigor and TM between samples with and without peroxide (P < 0.05) in all groups tested, but the PM was similar between samples with and without peroxide at concentration 2.5mM of NAC. The pH of the EQUIDIL extender was higher and the EQUIDIL + 0.5mM and 1.0mM groups had intermediate values, while the 2.5mM NAC concentration generated lower values in the three evaluated periods (P < 0.05). There was no significant variation of pH between 0 and 24 h (P=0.7075) and between 0 and 48 h (P=0.4617) in all groups tested. The concentrations of NAC tested did not improve motility, plasma membrane integrity, mitochondrial activity and response to HOST equine spermatozoa cooled to 5°C and stored for 48 h. After TTR, the concentrations of NAC tested did not prevent the decrease of motility and sperm vigor in the presence of peroxide.

Este estudo teve como objetivo avaliar o efeito da N-acetil-L-cisteína (NAC), adicionada ao diluente composto de leite em pó desnatado, sobre a viabilidade espermática e o estresse oxidativo do sêmen equino resfriado a 5°C. Ejaculados de 8 pôneis da raça Brasileira foram coletados em triplicata resultando em 24 ejaculados. O sêmen foi distribuído em 4 grupos: Equidil® + 0,00 mM (controle), 0,5 mM, 1,0 mM ou 2,5 mM de NAC. As amostras foram armazenadas em tubos de 15mL e mantidas em caixas de transporte de sêmen BotuFLEX® (Botupharma, Botucatu-SP, Brasil). Parâmetros como motilidade total (MT), motilidade progressiva (MP), vigor, pH, resposta ao teste hiposmótico (HOST) e atividade mitocondrial (MTT) foram avaliados nas 24 e 48 h, bem como no sêmen fresco, após a diluição. O vigor, MT e MP foram também avaliados após teste de termorresistência (TTR), na ausência e presença de peróxido. A MT, a MP, o vigor espermático e a MTT foram similares (P > 0.05) entre as concentrações de NAC, nas 24 e 48 h. A resposta ao HOST foi semelhante entre as concentrações de NAC (P > 0,05) nas 24 h de resfriamento, porém nas 48 h ocorreu diminuição da funcionalidade da membrana no grupo NAC 2,5 mM em comparação ao grupo EQUIDIL, sem adição de NAC. A MT, a MP e vigor, das amostras resfriadas por 24 h e submetidas ao TTR, diferiu entre sem e com peróxido (P < 0,05) nos grupos Equidil, 0,5 mM e 1,0 mM, mas foi similar na concentração de 2,5 mM de NAC. Quando o sêmen foi resfriado por 48 h, houve diferença no vigor e MT entre amostras com e sem peróxido (P < 0,05), em todos os grupos testados, mas a MP foi similar entre amostras com e sem peróxido, na concentração 2,5 mM. O pH do diluente Equidil® foi o maior e os grupos Equidil + 0,5 mM e 1,0 mM tiveram valores intermediários, enquanto a concentração de 2,5 mM de NAC gerou valores mais baixos, nos três momentos avaliados (P < 0,05). Não houve variação significativa de pH entre os momentos 0 e 24 h (P= 0,7075) e entre 0 e 48 h (P= 0,4617), em todos os grupos testados. As concentrações de NAC testadas não melhoraram a motilidade, integridade da membrana plasmática, atividade mitocondrial e resposta ao HOST de espermatozoides equinos resfriados a 5°C e armazenados por 48 h. Após TTR, as concentrações de NAC testadas não evitaram a diminuição da motilidade e vigor espermático, na presença de peróxido. / The aim of this study was to evaluate the effect of N-acetyl-L-cysteine (NAC) based on skim milk powder extender on sperm viability and oxidative stress of equine semen cooled to 5°C. Ejaculate of 8 ponies of the Brazilian breed were collected in triplicate, resulting in 24 ejaculates, distributed in 4 groups: Equidil® extender + 0.00mm (control), 0.5mM, 1.0mM and 2.5mM of NAC with the semen samples were The samples were stored in 15mL tubes and kept in BotuFLEX® semen transport boxes (Botupharm, Botucatu/SP/Brazil). Parameters, such as motility, vigor, pH, osmolarity, HOST, and MTT were evaluated at 24 and 48 h of cooling also in fresh semen. Vigor, total (TM) and progressive motility (PM) were also evaluated after thermoresistance test (TTR), in the absence and presence of peroxide. TM, PM, sperm vigor and MTT were similar (P > 0.05) between NAC concentrations at 24 and 48 h. The response to HOST was similar between NAC concentrations (P > 0.05) at 24 h cooling, but at 48 h there was a decreased in membrane functionality in 2.5mM NAC group compared to the EQUIDIL group. TM, PM, and vigor of the samples cooled by 24 h and submitted to TTR differed between without and with peroxide (P< 0.05) in the EQUIDIL, 0.5mM and 1.0mM groups, but was similar in 2.5mM NAC. After cooling for 48 h, there was difference in vigor and TM between samples with and without peroxide (P < 0.05) in all groups tested, but the PM was similar between samples with and without peroxide at concentration 2.5mM of NAC. The pH of the EQUIDIL extender was higher and the EQUIDIL + 0.5mM and 1.0mM groups had intermediate values, while the 2.5mM NAC concentration generated lower values in the three evaluated periods (P < 0.05). There was no significant variation of pH between 0 and 24 h (P=0.7075) and between 0 and 48 h (P=0.4617) in all groups tested. The concentrations of NAC tested did not improve motility, plasma membrane integrity, mitochondrial activity and response to HOST equine spermatozoa cooled to 5°C and stored for 48 h. After TTR, the concentrations of NAC tested did not prevent the decrease of motility and sperm vigor in the presence of peroxide.

Doctor of Philosophy / Biochemistry and Molecular Biophysics Interdepartmental Program / Timothy P. Durrett / The direct use of vegetable oils as a biofuel suffers from problems such as high viscosity, low volatility and poor cold temperature properties. 3-acetyl-1,2-diacyl-sn-glycerols (acetyl-TAGs) have lower viscosity and freezing temperature than regular vegetable oils. However, by modifying their fatty acid composition, further improvement in their fuel properties is possible. Our goal was to develop plants that synthesize seed oils with further improved fuel properties. Euonymus alatus diacylglycerol acetyltransferase (EaDAcT) synthesizes acetyl-TAGs by the acetyl-CoA dependent acylation of diacylglycerol (DAG). Knowledge of the substrate specificity of EaDAcT for its acetyl-CoA donor and DAG acceptor substrates is important to generate the required acetyl-TAG composition in seed oil. A rapid method to quantify acetyl-TAGs was developed based on electrospray ionization mass spectrometry to gain information about the substrate specificity of EaDAcT. This method is as accurate and more rapid than the traditional radiolabeled substrate based assay and additionally provides information on acetyl-TAG molecular species present. Using this assay, EaDAcT specificity for different chain length acyl-CoA and DAGs was tested. It was found that although EaDAcT can use other short chain length acyl-CoAs as acyl donors, it has high preference for acetyl-CoA. Further, EaDAcT can acetylate a variety of DAGs with short, medium and long chain length fatty acids with high preference for DAGs containing unsaturated fatty acids. To generate acetyl-TAGs with lower molecular mass, EaDAcT was transformed into transgenic Camelina sativa lines producing high amounts of medium chain fatty acids (MCFAs). EaDAcT expression was also combined with the knockdown of DGAT1 and PDAT enzymes, which compete with EaDAcT for their common DAG substrate. High acetyl-TAG yielding homozygous T3 transgenic lines were generated but the incorporation of MCFAs into acetyl-TAGs was inefficient. A small increase in the viscosity of acetyl-TAGs from these lines was observed compared to acetyl-TAGs produced in wild type Camelina plant. The combined effect of insufficient lowering of molecular mass and increased fatty acid saturation levels of acetyl-TAGs might be responsible for this increased viscosity. Overall, it was concluded that the molecular mass and the saturation levels of fatty acids of acetyl-TAGs need to be considered at the same time in future attempts to further decrease their viscosity.

Peroxinitrito é um potente agente oxidante, nitrante e nucleofilico formado in vivo pela reação difusional do radical ânion superóxido com óxido nítrico, cuja produção exacerbada em situações de estresse oxidativo e nitrosativo pode resultar em danos a biomoléculas e estruturas sub-celulares. Por outro lado, vários compostos carbonílicos reativos tais como acroleína e compostos &#945;-dicarbonílicos são descritos como citotóxicos e genotóxicos, pois reagem com biomoléculas aminadas resultando em perda de funções nativas, situação esta denominada de \"estresse carbonílico\". Dentre os metabólitos &#945;-dicarbonílicos, altamente suscetíveis a adições nucleofílicas, destacam-se o biacetilo, derivado do metabolismo hepático de etanol e contaminante de alimentos, e metilglioxal e glioxal, ambos catabólitos de glicose, proteínas e lipídios acumulados em doenças relacionadas ao envelhecimento. Neste trabalho, observou-se que, em tampão fosfato normalmente aerado de pH próximo à neutralidade, (i) estes três compostos sofrem adição nucleofílica de peroxinitrito com constantes de velocidade de segunda ordem uma a três ordens de grandeza acima dos valores relatados para compostos monocarbonílicos (k2 &#8776; 4-100 M-1s-1); (ii) os sistemas biacetilo ou metilglioxal/peroxinitrito consomem o oxigênio dissolvido com produção de acetato ou acetato e formiato, respectivamente, via radical acetila capaz de acetilar histidina, lisina e 2\'-desoxiguanosina se adicionados à mistura reacional; e (iii) o sistema glioxal/peroxinitrito gera sucessivamente radical formila e radical formilhidroperoxila, cujo desproporcionamento a formiato e gás carbônico é acompanhado da emissão de luz no infra-vermelho próximo (&#955;max = 1270 nm), atribuída a oxigênio molecular no estado singlete (O21&#916;g) (Reação de Russell). Estes estudos evidenciam que a reação de metabólitos &#945;-dicarbonílicos com peroxinitrito gera radicais livres e embasam a hipótese de que possam contribuir para a acetilação radicalar, não-enzimática intracelular, de proteínas (epigenética) e DNA, portanto potencialmente implicadas na fisiologia e patologia do envelhecimento e desordens metabólicas, nas quais a participação de espécies reativas de oxigênio, nitrogênio e compostos carbonílicos foi relatada. Deve-se ainda notar que a descoberta de acetilação radicalar de biomoléculas por metabólitos &#945;-dicarbonilicos e peroxinitrito prepara o caminho para a identificação de novas reações químicas de biomoléculas, não catalisadas por enzimas, que possam eventualmente revelar novos biomarcadores teciduais em doenças adquiridas e inatas. / Peroxynitrite is a strong biological oxidant, nitrating and nucleophilic agent, formed by the diffusion-controlled reaction of the superoxide anion radical with nitric oxide, whose exacerbated production in oxidative and nitrosative stress leads to chemical damage to biomolecules and sub-cellular structures. On the other hand, various reactive carbonyl compounds like acrolein and &#945;-dicarbonyls are reportedly cytotoxic and genotoxic for their ability to react with amino biomolecules resulting in loss of native functions, a situation named \"carbonyl stress\". Among very reactive &#945;-dicarbonyls highly prone to nucleophilic additions, we highlight biacetyl, a hepatic alcohol metabolite and food contaminant, and methylglyoxal and glyoxal, both catabolites of glucose, proteins and lipids that accumulate in ageing-related disorders. Here, we report that, in normally aerated phosphate buffer near the physiological pH, (i) these three dicarbonyls undergo nucleophilic addition of peroxynitrite whose second order rate constants are one to three orders of magnitude than those documented for monocarbonyls (k2 &#8776; 4-100 M-1s-1); (ii) the biacetyl or methylglyoxal/peroxynitrite systems consume the dissolved oxygen yielding the acetate anion or acetate plus formate anion, respectively, from acetyl radical intermediate which was found to acetylate added histidine, lysine and 2\'-deoxyguanosine; and (iii) the glyoxal/peroxynitrite system ultimately generate formyl radical and formylperoxyl radical, whose dismutation to formate and carbonic oxide is accompanied by near infrared monomol emission (&#955;max = 1270 nm) characteristic of singlet molecular oxygen (O21&#916;g) (Russell reaction). Our studies strongly attest that the reaction of &#945;-dicarbonyls with peroxynitrite release free radicals that can potentially contribute for the radical, non-enzymatic acetylation of proteins (epigenetics) and DNA bases possibly implicated in the ageing physiopathology and metabolic disorders, where participation of reactive oxygen, nitrogen and carbonyl species is well recognized. Also noteworthy is that our findings may pave the way to the discovery of novel biochemical reactions whose products can eventually be useful as biomarkers of acquired and innate maladies.

O dimetilaminoetanol (DMAE) e o acetil hexapeptídeo-3 (AHP) vêm sendo utilizados em formulações dermocosméticas com finalidade antienvelhecimento. No entanto, há poucos trabalhos na literatura referentes aos efeitos dessas substâncias ativas no tecido cutâneo. Assim, o presente estudo tem por objetivos o desenvolvimento, a avaliação da estabilidade física, da segurança e da eficácia clínica de formulações dermocosméticas contendo DMAE e/ou AHP. Para tal, foram preparadas quatro formulações à base de ceras auto-emulsionantes compostas por álcool batílico e lecitina de soja ou ésteres de polietilenoglicol, estabilizadas por polímeros hidrofílicos (hidroxietilcelulose ou polímero de acrilato). Estas formulações foram acrescidas ou não (veículo) de 10% de uma solução a 0,05% de AHP e/ou de 9% de DMAE acetamidobenzoato e submetidas a testes preliminares de estabilidade. A seguir, foram realizados estudos de estabilidade por determinação do comportamento reológico, bem como uma análise sensorial. A formulação composta de ésteres de polietilenoglicol e polímero de acrilato (F4) apresentou melhor estabilidade e melhor sensorial e, assim, foi utilizada como veículo nos testes clínicos. Nesses testes avaliou-se a compatibilidade cutânea após uma única aplicação do produto na região das costas das voluntárias e a eficácia a curto (efeitos imediatos) e a longo prazo. Para a avaliação dos efeitos imediatos, analisou-se a hidratação, as propriedades viscoelásticas e o micro-relevo da pele da região ventral dos antebraços, após 2 horas da aplicação das formulações: veículo (F4) , veículo + DMAE (F4D), veículo + AHP (F4A) e veículo + DMAE + AHP (F4AD). Para analisar os efeitos a longo prazo, as voluntárias aplicaram as formulações diariamente nos antebraços e na face sendo que, após 2 e 4 semanas de tratamento, foram realizadas medidas dos parâmetros acima mencionados e das propriedades mecânicas da pele por determinação de suas características anisotrópicas. Os resultados obtidos no estudo clínico mostraram que todas as formulações estudadas apresentaram compatibilidade cutânea muito boa além de efeitos imediatos aumentando o conteúdo aquoso do estrato córneo. Por outro lado, observou-se que apenas as formulações que continham as substâncias ativas provocaram uma diminuição significativa da perda transepidérmica de água (TEWL), ou seja, mostraram efeito na melhoria da função barreira da pele. A longo prazo, observou-se que todas as formulações provocaram aumento do conteúdo aquoso do estrato córneo na face, o que não ocorreu para o antebraço. No entanto, somente as formulações que continham AHP reduziram a anisotropia da pele da face, ou seja, com o uso de tais formulações ocorreu uma melhora significativa das propriedades mecânicas da pele. Em síntese, de acordo com os dados obtidos, pode-se concluir que as formulações desenvolvidas apresentaram-se estáveis, seguras e eficazes, uma vez que não sofreram alterações em suas propriedades físico-químicas e não causaram irritação na pele. Além disso, as formulações que continham AHP ou DMAE apresentaram efeitos imediatos na diminuição da TEWL e as formulações acrescidas de AHP reduziram a anisotropia da pele após 4 semanas de aplicação, melhorando significativamente o tônus e a firmeza da pele. Assim, o AHP pode ser considerado uma substância eficaz para aplicação em formulações dermocosméticas com finalidade antienvelhecimento. / Dimethylaminoethanol (DMAE) and acetyl hexapeptide-3 (AHP) have been used in dermocosmetic formulations for anti-aging purposes. However, few scientific papers are concerned about the effects of these active substances on cutaneous tissue. Thus, the aim of the present study is the development, evaluation of physical stability, safety and clinical efficacy of dermocosmetic formulations containing DMAE and/or AHP. Four formulations based on self emulsifying wax containing batyl alcohol and lecithin or polyethyleneglycol ester, stabilized by hydrophilic polymers (hydroxyethylcellulose or acrylate polymer) were prepared as vehicles. They were supplemented or not with acetyl hexapeptide-3 solution (0.05%) and DMAE acetamidobenzoate to final concentrations of 10% and 9%, respectively, and submitted to preliminary stability tests, followed by the determination of rheological behavior, as well as, sensorial analysis. The formulation containing polyethyleneglycol ester and acrylate polymer (F4), chosen as vehicle for the clinical trials, showed the best stability and sensorial. In these trials, skin compatibility was evaluated after a single product application on the backs of volunteers, as well as, the short (immediate effects) and long term efficacy. To evaluate the immediate effects, skin hydration, viscoelastic properties and skin microrelief were tested in the ventral forearm region, 2 hours after application of the formulations: vehicle (F4), vehicle + DMAE (F4D), vehicle + AHP (F4A) and vehicle + DMAE + AHP (F4AD). Long term effects of the same formulations were evaluated in volunteers by daily applications on the forearm and face. After 2 and 4 weeks of treatment, the same parameters were measured in addition to the determination of skin mechanical properties by its anisotropic characteristics. The results obtained in the clinical study showed that all formulations tested had a very good skin compatibility besides an immediate effect of increasing the stratum corneum water content. On the other hand, only formulations containing the active substances produced a significant decrease in transepidermal water loss (TEWL), in other words, these formulations improved the skin barrier function. Long term studies demonstrated that all formulations promoted an enhancement of the stratum corneum water content when applied on the face but not in the forearm. However, only formulations containing AHP reduced skin anisotropy in the face, ie, there was a significant improvement of the skin mechanical properties due to the use of these formulations. In summary, according to the results obtained, it can be concluded that the developed formulations were stable, safe and effective, since they did not present alterations in their physicochemical properties and did not cause skin irritation. Moreover, the formulations containing AHP or DMAE presented immediate effects by reducing the TEWL and the ones supplemented with AHP reduced the skin anisotropy after 4 weeks of application, significantly improving the skin tone and firmness. Thus, it is suggested that AHP may be considered an effective substance to be used in cosmetic formulations with anti-aging purposes.

Técnicas analíticas empregadas para a quantificação do teor de lignina em plantas forrageiras, atualmente em uso, são questionáveis quanto às suas acurácias. O método lignina detergente ácido (LDA), que é um dos métodos mais utilizado em Ciência Animal e Agronomia, apresenta algumas falhas, particularmente devido à parcial solubilização da lignina durante a preparação da fibra em detergente ácido (FDA). A lignina Klason (LK), outro método muito usado, apresenta o inconveniente de mensurar a proteína da parede celular como sendo lignina. Em ambos os procedimentos recomenda-se também mensurar cinzas nos resíduos de lignina. A quantificação da concentração de lignina pelo método espectrofotométrico lignina brometo de acetila (LBA) vem ganhando interesse de pesquisadores no Brasil e no exterior. Nesta metodologia, a lignina da planta contida na preparação parede celular (PC) é solubilizada numa solução a 25% de brometo de acetila em ácido acético e a absorbância mensurada é com luz UV a 280 nm. O valor da absorbância é inserido numa equação de regressão e a concentração de lignina é obtida. Para que esta técnica analítica seja mais aceita pelos pesquisadores, ela deve ser, obviamente, convincente e atrativa. O presente trabalho analisou alguns parâmetros relacionados à LBA em 7 gramíneas e 6 leguminosas, em dois estádios de maturidade. Dentre as diferentes temperaturas de pré-secagem, os resultados indicaram que os procedimentos de 55&deg;C com ventilação e liofilização podem ser utilizados com a mesma eficácia. As temperaturas de 55&deg;C sem ventilação e 80&deg;C sem ventilação não são recomendadas, pois aumentaram os valores de FDA e LDA, possivelmente devido ao surgimento de artefatos de técnica como os compostos de Maillard. No método LBA os valores menores das amostras de leguminosas chamaram a atenção e colocaram em questão se a lignina destas plantas seria menos solúvel no reagente brometo de acetila. Dentre algumas alterações na metodologia da técnica LBA, a utilização do moinho de bolas (para diminuir o tamanho particular) nas amostras de PC não mostrou efeito; a hipótese era melhorar a solubilização da lignina usando partículas menores. O uso de um ultrasonicador, que aumenta a vibração das moléculas e assim, facilitaria a solubilização da lignina no reagente brometo de acetila, melhorou a solubilização da lignina em cerca de 10%, tanto nas gramíneas como nas leguminosas. Foi acoplado um ensaio biológico como referência, a degradabilidade in vitro da matéria seca (DIVMS); e como a lignina está intimamente associada à estrutura fibrosa da parede celular, também foi feito um ensaio de degradabilidade in vitro da fibra em detergente neutro (DIVFDN). Os resultados confirmaram o efeito da maturidade, reduzindo a degradabilidade nas plantas mais maduras, e que o teor de lignina de leguminosas é realmente inferior ao de gramíneas. Os resultados de degradabilidade apresentaram coeficientes de correlação mais elevados com o método LBA, quando foi empregada a técnica do ultrasom; o método LK mostrou os menores coeficientes. Também testou-se, com sucesso, a utilização da FDN, como preparação fibrosa, ao invés de PC. A razão é simples: enquanto que a FDN é amplamente conhecida, a preparação PC não o é. Inquestionável que esta manobra facilitará substancialmente a divulgação desse método, tornando-a mais aceitável pela comunidade científica / Analytical techniques employed to quantify lignin content in forages, currently in use, are questionable as to their accuracies. The method acid detergent lignin (ADL), which is one of the most used method in Animal Science and Agronomy, has some flaws, due to the partial lignin solubilization during the preparation of acid detergent fiber (ADF). The Klason lignin method (KL), another analytical procedure commonly used, has the drawback of measuring the cell wall protein as lignin. In both procedures also are recommended to measure ash content in the lignin residues. Quantification of lignin concentration by the spectrophotometric acetyl bromide lignin method (ABL) has been gaining interest from researchers in Brazil and abroad. In this methodology, the lignin contained in the plant cell wall preparation (CW) is solubilized in a 25% acetyl bromide in acetic acid solution and the absorbance is measured with UV light at 280 nm. The absorbance value is inserted in a regression equation and the concentration of lignin is obtained. For this analytical technique be better accepted by researchers, it must be, obviously, convincing and attractive. This study analyzed some LBA-related parameters in 7 grasses and 6 legumes in two stages of maturity. Among the different temperatures of pre-drying, the results indicated that the procedures at 55&deg;C with ventilation and lyophilization can be used just as effectively. Temperatures of 55 and 80 both without ventilation are not recommended because they increased ADF and ADL values, possibly due to the emergence of technical artifacts such as the compounds of Maillard. The ABL method yielded lower values for legume samples which called into question if the lignin of these plants is less soluble in the acetyl bromide reagent. Among some changes studied in the ABL technique it was the utilization of ball milling in the PC samples, which showed no effect; the hypothesis was to reduce the particle size and thus improve the solubilization of lignin. The use of an ultrasonicator, which increases the vibration of molecules and possibly allowing better solubilization of lignin in the acetyl bromide reagent improved lignin solubilization by about 10%, both in grasses. As a reference, an in vitro dry matter degradability (IVDMD) was conducted. Because lignin is closely linked to the fibrous structure of the cell wall, an in vitro neutral detergent fiber degradability (IVNDFD) test of. Results confirmed the effect of maturity, reducing degradability as the plants matured, and that concentration of lignin is lower in legumes than in grasses. The degradability results showed higher correlation coefficients with the ABL method when the ultrasonicator was used; the KL method showed the lowest coefficients. We also tested, successfully, the use of NDF as a fiber preparation, instead of crude CW. While NDF is widely known, CW preparation is not. This maneuver will substantially facilitate the dissemination of this method, making it more acceptable to the scientific community

Orientador: Márcio Alberto Torsoni / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciências Médicas / Made available in DSpace on 2018-08-23T16:21:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pereira_ViniciusDias_M.pdf: 1179657 bytes, checksum: 3d71a3a82020acdf4b2e2a10b8eabfdf (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: A AMPK hipotalâmica age como um sensor energético e é capaz de modular a ingestão alimentar, homeostase de glicose e a biossíntese de ácidos graxos. É conhecido que a injeção intra-hipotalâmica de ácidos graxos suprime a produção de glicose pelo fígado, principalmente pela ativação de canais de potássio sensíveis a ATP hipotalâmico (K(ATP)). Uma vez que em todos os modelos estudados a biossíntese de malonil-CoA estava envolvida, nós hipotetizamos que a Acetil-CoA Carboxilase poderia modular respostas contra-regulatórias independente da disponibilidade de nutrientes. Nesse estudo foram empregados os seguintes métodos: Immunoblot, PCR em tempo real, ELISA e avaliações bioquímicas. Através desses métodos, nós mostramos que a redução da expressão de acetil-CoA carboxilase pela injeção de oligonucleotídeo antisense intraventricular resultou no aumento da ingestão alimentar e diminuiu a expressão dos mRNA de CART, CRH e TRH. Além disso, como nos ratos em jejum, os ratos tratados com oligonucleotídeo antisense apresentaram concentrações de corpos cetônicos e glucagon séricos aumentados, além de níveis de insulina e glicogênio hepático diminuídos. A redução de acetil-CoA carboxilase hipotalâmica também aumentou a expressão de PEPCK, fosforilação de AMPK e a produção de glicose no fígado. Interessantemente, esses efeitos foram observados sem modificação da fosforilação da AMPK hipotalâmica. Com isso, concluímos que a inibição da ACC hipotalâmica pode ativar resposta contra-regulatória hepática independente da ativação da AMPK hipotalâmica / Abstract: BACKGROUND: Hypothalamic AMPK acts as a cell energy sensor and can modulate food intake, glucose homeostasis, and fatty acid biosynthesis. Intrahypothalamic fatty acid injection is known to suppress liver glucose production, mainly by activation of hypothalamic ATP-sensitive potassium (K(ATP)) channels. Since all models employed seem to involve malonyl-CoA biosynthesis, we hypothesized that acetyl-CoA carboxylase can modulate the counter-regulatory response independent of nutrient availability. METHODOLOGY/PRINCIPAL FINDINGS: In this study employing immunoblot, realtime PCR, ELISA, and biochemical measurements, we showed that reduction of the hypothalamic expression of acetyl-CoA carboxylase by antisense oligonucleotide after intraventricular injection increased food intake and diminished the expression of CART, CRH, and TRH mRNA. Additionally, as in fasted rats antisense oligonucleotide-treated rats, increased serum glucagon and ketone bodies were observed along with diminished levels of serum insulin and hepatic glycogen. The reduction of hypothalamic acetyl-CoA carboxylase also increased PEPCK expression, AMPK phosphorylation, and glucose production. Interestingly, these effects were observed without modification of hypothalamic AMPK phosphorylation. CONCLUSION/SIGNIFICANCE: Hypothalamic ACC inhibition can activate hepatic counter-regulatory response independent of hypothalamic AMPK activation / Mestrado / Clinica Medica / Mestre em Clinica Medica

Les travaux de cette thèse portent sur le développement d'une méthodologie permettant le passage au continu d'une production de cristaux d'un principe actif pharmaceutique : l'acétyl-L- leucine. Le travail est centré sur l'étape de précipitation et ses interactions avec les procédés en aval de filtration / lavage et séchage. La démarche adoptée fut donc d'abord d'acquérir un ensemble de données analytiques et thermodynamiques sur les produits, sous-produits et cristaux. L'impact de plusieurs paramètres opératoires sur la solubilité du produit fut ainsi mis en évidence. D'autre part, on a montré que l'acétyl-DL- eucine cristallise sous la forme d'un conglomérat. Des études ont ensuite été réalisées sur les procédés en discontinu, notamment sur les étapes de précipitation et de lavages, afin d'identifier les paramètres permettant de contrôler au mieux la qualité finale des cristaux. Enfin, à partir de ces résultats, des essais de précipitation en continu ont pu être réalisés à l'échelle du laboratoire, puis à l'échelle industrielle sur l'ensemble de la chaîne de production du principe actif. / This study deals with the development of a methodology allowing to transform a batch precipitation process in a continuous one. The active substance considered is acetyl-L-leucine. The work is focused on the precipitation step but also considers the interactions with the downstream processes of filtration, washing and drying. In a first part, characterization methods of pure and impure solutions of active substance were developed as well as methods for determining the crystals properties (purity, size, size distribution, shape, ...). Then the solubility of the product was investigated and the influence of parameters such as temperature, pH, impurity concentration, was studied. The crystallization mode of the racemic mixtures was also determined . Finally, batch crystallization was carried out at the laboratory scale in order to determine nucleation kinetics and to understand the main operating parameters influencing the quality of the crystals. For the applied range of concentrations, the induction time was found very small and indicates that the control of the nucleation step is difficult and depends on the mixing of the reactants. The whole continuous process was finally designed and tested, from the initial reactive to the final dry ZPI powder, in industrial site to validate the feasibility of the continuous process