Philosophiae Doctor - PhD / This study firstly reports the development, characterisation, and application of thick-film acetylcholinesterase (AChE) biosensors based on a gold electrode modified with a mercaptobenzothiazole (MBT) self-assembled monolayer and either poly(omethoxyaniline) (POMA) or poly(2,5-dimethoxyaniline) (PDMA) in the presence of polystyrene(4-sulphonic acid) (PSSA). The Au/MBT/POMA-PSSA/AChE and Au/MBT/PDMA-PSSA/AChE biosensors were then applied to successfully detect standard organophosphorous and carbamate pesticides in a 0.1 M phosphate buffer, 0.1 M KCl (pH 7.2) solution. Secondly, it reports the construction of the Au/MBT/PANI/AChE/PVAc thick-film biosensor for the determination of certain organophosphate and carbamate pesticide solutions in selected aqueous organic solvent solutions. / South Africa

Tobacco smoking and nicotine replacement therapy are the main form of nicotine exposure. The drug abuse for humans often begins during adolescence and the exposure to nicotine during this phase produces long-term alterations, such as increase in cell replication and differentiation, and apoptosis. Some studies have reported that nicotine exerts important inhibitory actions on eating and body weight gain in humans and animals. However, there are also studies showing that this alkaloid does not alter body weight gain. Contradictory results have also been reported about the actions of nicotine on glycemia, insulin secretion, and glucose tolerance and on the activity of some enzymes, such as porphobilinogen-synthase and acetylcholinesterase. Among the beneficial effects of nicotine, it has been reported that nicotine improves cognitive performance, mainly by increasing attention and learning. The aim of this study was to investigate the effects of nicotine exposure on some biochemical, physiological and behavioral parameters. The animals received since the 30° day of life, 5 injections per day (s.c., 1 ml/ kg weight) of saline (0.9%) or nicotine (total dose: 5 mg/kg/day) applied during the dark period of the cycle (8, 10, 12, 14, 16:00 h) for 28 or 56 days. We analyzed acetylcholinesterase and porphobilinogen-synthase activities, hepatic glycogen and glucose levels and the rats behavior on an open field task at 21 days of treatment. The animals were killed 90 min after the last injection and the tissues were collected and prepared to posterior analyses. The animals exposed to nicotine presented a decrease in body weight gain (at 28 and 56 days) and liver weight (at 56 days), a reduction on the liver glycogen levels but not glucose for both intervals of treatment. This difference of effects suggests that the decrease in liver glycogen levels were not enough to produce a hypoglycemia, once these parameters were analyzed when the animals were fed. The activities of the enzymes porphobilinogen-synthase from blood and liver and blood acetylcholinesterase were not affected by nicotine treatment. Nicotine also did not affect hippocampal and cerebral cortex acetylcholinesterase ctivities in animals injected with nicotine for 28 days. The salt (predominantly G1 form) and detergent (mostly G4 form) fractions showed not be affect for the treatment with nicotine for 56 days. The rats treated with nicotine presented similar number of rearing and crossings in both sessions of the open filed task suggesting that they did not habituate to a new environment. However, they presented similar scores of control group on the latency time and number of fecal boluses. As the phobic behavior was not altered, we can suggest that nicotine adolescent rats present impairment of habituation memory, The results of the present study show that nicotine effects are very specific, impairing the weight gain, energy storage in glycogen form and habituation to a new environment, however not interfere in the acetylcholinesterase and porphobilinogensynthase activities. / A principal fonte de exposição à nicotina é o hábito de fumar e as terapias de substituição a ele. O hábito de fumar frequentemente se inicia na adolescência e a exposição à nicotina durante esta fase da vida produz alterações a longo prazo, aumentando a replicação e diferenciação celular, assim como também a apoptose. Alguns estudos relatam que a nicotina reduz, enquanto outros sugerem que este alcalóide não afeta o peso corporal. Também há controvérsias em relação à sua ação sobre a glicemia, secreção de insulina, tolerância à glicose e sobre a atividade de algumas enzimas consideradas marcadores de exposição a tóxicos, como a porfobilinogênio-sintase e a acetilcolinesterase. Entre os efeitos benéficos da nicotina, tem sido descrita a melhora do desempenho cognitivo em humanos e roedores, principalmente em relação à atenção e ao aprendizado. Assim, o objetivo deste estudo foi investigar os efeitos da exposição à nicotina sobre alguns parâmetros bioquímicos, fisiológicos e comportamentais. Os animais receberam, a partir do 30º dia de vida, 5 injeções diárias (s.c., 1 ml/kg de peso) de salina (0,9%) ou nicotina (dose total: 5 mg/kg/dia) aplicadas durante o período escuro do ciclo (8, 10, 12, 14, 16:00 h) por um período de 28 ou 56 dias. Foram analisados: atividade das enzimas acetilcolinesterase sanguínea e cerebral e porfobilinogênio-sintase sanguínea e hepática, níveis de glicogênio hepático e glicose sanguínea, e o comportamento de ratos em um campo aberto. Os animais foram mortos 90 min após a última dose, os tecidos foram coletados e reparados de acordo com as análises subseqüentes. Os animais expostos à nicotina apresentaram um decréscimo do ganho de peso corporal (aos 28 e 56 dias) e do peso de fígado (aos 56 dias), uma redução dos níveis de glicogênio hepático, mas não da glicemia, em ambos os intervalos de tratamento. Esta diferença de efeitos sugere que a diminuição dos níveis de glicogênio não foi suficiente para induzir uma hipoglicemia, até porque estes parâmetros foram analisados no estado absortivo. As atividades das enzimas porfobilinogênio-sintase de sangue e fígado, assim como a acetilcolinesterase sanguínea não foram afetadas pelo tratamento em nenhum dos intervalos estudados. Similarmente, ausência de efeito da nicotina foi observada sobre a atividade da acetilcolinesterase de cérebro total, hipocampo e córtex de animais tratados por 28 dias; e, sobre as frações, solúvel em sal (enriquecida com a forma globular G1) e em detergente (enriquecida na forma globular G4) destas estruturas de animais expostos por 56 dias. Na tarefa comportamental, os ratos tratados com nicotina apresentaram número de respostas de orientação e de cruzamento similares nas duas sessões, o que sugere que estes não habituaram ao ambiente. Entretanto, apresentaram resultados similares aos controles no tempo de saída da primeira área e no número de bolos fecais. Como o comportamento fóbico não foi alterado, podemos sugerir que os ratos jovens expostos à nicotina apresentam um prejuízo na memória de habituação. Os resultados do presente estudo sugerem que os efeitos da nicotina parecem ser muito específicos, prejudicando o crescimento e o armazenamento de energia na forma de glicogênio e a habituação a um campo aberto, porém não interferindo na respostas de marcadores sensíveis a diversos agentes tóxicos, como a atividade da acetilcolinesterase e da PBG-sintase.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The purpose of this study was to investigate if myelinogenesis is related to the mechanism by which diphenyl ditelluride [(PhTe)2] causes toxicity in rat pups. The present study was performed to examine whether the behavioral performance is related to demyelination process induced by (PhTe)2 in rat pups. acetilcholinesterase (AChE) activity was carried out in cerebral cortex of rat pups since studies have demonstrated that demyelinating events interfere with the activity of this enzyme. Rat pups received a single subcutaneous injection of (PhTe)2 (0,25 μmol/kg) or vehicle (canola oil) at 14th post natal day (PND). From day 1 to 7 (PND 15 to 21) after exposure, negative geotaxis, forelimb support and open field tests were performed in pups. Rat pups were euthanized daily (from day 1 to 7) immediately after the behavioral tests. The cerebral density of myelin and histological analysis were performed. The appearance of classic signs of toxicity, behavioral alterations and demyelination of CNS was dependent of the time after (PhTe)2 exposure to rat pups. Neuronal damage, revealed by histological analysis, and the increase in AChE activity occurred at 4th and 5th day after (PhTe)2 exposure, which is coincident with the critical period of demyelination. In conclusion, exposure to (PhTe)2 induced an impairment of developmental behavioral, neurotoxicity and demyelination in the central nervous system of rat pups. / O objetivo geral deste estudo foi investigar se a mielinogênese está envolvida no mecanismo pelo qual o ditelureto de difenila [(PhTe)2] exerce toxicidade em filhotes de ratos. O presente estudo avaliou a performance comportamental durante o desenvolvimento pós-natal está relacionada ao processo de desmielinização induzida por (PhTe)2 em filhotes de ratos Wistar. A atividade da acetilcolinesterase (AChE) foi realizada no córtex cerebral dos filhotes de ratos, uma vez que estudos têm demonstrado que os eventos desmielinizantes podem interferir na atividade desta enzima. Os filhotes de ratos receberam uma única injeção subcutânea de (PhTe)2 (0,25 μmol/kg) ou veículo (óleo de canola) no 14º dia pós-natal (PND). E após a exposição ao (PhTe)2, a performance comportamental dos animais foi avaliada nos testes da geotaxia negativa, da sustentação na barra e do campo aberto, estes ensaios foram realizados do 1º ao 7º dia (PND 15 a 21) após a injeção do composto. Diariamente e imediatamente após estes testes comportamentais, os filhotes foram submetidos à eutanásia (do 1º ao 7° dia), e as amostras de tecidos recolhidas para a quantificação da densidade de mielina encefálica e análises histológicas. O aparecimento de sinais clássicos de toxicidade, alterações comportamentais e desmielinização do sistema nervoso central (SNC) foi dependente do tempo após a exposição ao (PhTe)2 em filhotes de ratos. O dano neuronal, revelado pela análise histológica, e o aumento na atividade da AChE ocorreu nos dias 4 e 5 após a exposição ao (PhTe)2, que é coincidente com o período crítico de desmielinização. Em conclusão, a exposição ao (PhTe)2 induz um prejuízo no desenvolvimento, neurotoxicidade e desmielinização do SNC de filhotes de ratos.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Alzheimer's disease (AD) is considered the main cause of dementia in elderly people worldwide. This disease affects the central nervous system (CNS), especially the cerebral cortex and hippocampus, areas that are responsible for the processes of learning and memory, for this the search for new therapies to treat this condition is constant. Studies indicate that Vitamin D3 (VD3) may be involved in the functions of neurotransmission, neuroprotection and neuroimmunomodulation in different brain processes, in addition to being involved in the homeostasis of calcium (Ca2+). Thus, the aim of this study was to investigate the effects of VD3 on memory and in the activity of enzymes AChE, NTPDase and 5'-Nucleotidase in the hippocampus of rats submitted to a model of sporadic dementia of the Alzheimer type (DETA) in rats. For this, a total of 40 male Wistar rats were used, weighing between 350-400g were divided into 8 groups: control, Vitamin D3 12.5 μg/kg, Vitamin D3 42 μg/kg, Vitamin D3 125 μg/kg streptozotocin (STZ), streptozotocin + Vitamin D3 12.5 μg/kg streptozotocin + Vitamin D3 42 μg/kg streptozotocin + Vitamin D3 125 μg/kg. The animals were anesthetized with ketamine and xylazine (0.5 mg/kg) and received a bilateral injection of streptozotocin (3mg/kg) intracerebroventicular (icv). After surgery the animals was submitted a recovery period for 72 hours. Then the animals were treated with VD3 orally for 21 days. Behavioral tests of open field and object recognition were realized from 21st to 24th day after surgery. After the 24th day the animals were anesthetized with isoflurane and euthanized. In relation to VD3 levels in serum, a significant increase (P<0.05) was observed in the groups that received the highest doses. A memory deficits in STZ group has been found, however, the treatment with VD3 shown to be effective in the preventing of loss of memory (P<0.05). Regarding the AChE activity was found increased in the hippocampus in STZ group, and this increase was attenuated by administration of VD3 (P<0.05). Animals of group with Dementia also showed a reduction in ATP hydrolysis and VD3 was able to prevent this effect (P<0.05). Furthermore, VD3 was able to reverse the increase in the hydrolysis to ADP and the decrease in AMP hydrolysis by STZ-icv. Thus, this study showed that administration of VD3 is capable of maintaining cholinergic neurotransmission, the homeostasis of the purinergic system as well as improve memory in animals with SDAT. / A Doença de Alzheimer (DA) é considerada a principal causa de demência em idosos no mundo. Essa doença afeta o Sistema Nervoso Central (SNC), principalmente o córtex cerebral e o hipocampo, que são áreas responsáveis pelos processos de aprendizagem e memória, por isso a busca por novas terapias para o tratamento dessa patologia é constante. Estudos indicam que a Vitamina D3 (VD3) pode estar envolvida nas funções de neurotransmissão, neuroproteção, neuroimunomodulação e diversos processos cerebrais, além de estar envolvida na homeostase do cálcio (Ca2+). Sendo assim, o objetivo deste estudo foi investigar os efeitos da VD3 sobre a memória e na atividade das enzimas AChE, NTPDase e 5 Nucleotidase em hipocampo de ratos submetidos a um modelo de Demência Esporádica do Tipo Alzheimer (DETA) em ratos. Para isso, foram utilizados um total de 40 ratos machos Wistar, pesando entre 350- 400g, divididos em 8 grupos: controle, Vitamina D3 12,5 μg/kg, Vitamina D3 42 μg/kg, Vitamina D3 125 μg/kg, estreptozotocina (STZ), estreptozotocina + Vitamina D3 12,5 μg/kg, estreptozotocina + Vitamina D3 42 μg/kg, estreptozotocina + Vitamina D3 125 μg/kg. Os animais foram anestesiados com Ketamina e Xilazina (0.5 mg/kg) e receberam uma injeção bilateral de estreptozotocina (3mg/kg) intracerebroventicular (icv). Após o procedimento cirúrgico os animais passaram por um período de recuperação de 72 horas. Em seguida os animais foram tratados com VD3, via oral, durante 21 dias. Os testes comportamentais de campo aberto e reconhecimento de objetos foram realizados do 21º ao 24º dia após a cirurgia. Logo após o 24º dia os animais foram anestesiados com isoflurano e eutanasiados. Em relação os níveis de VD3 em soro, foi observado um aumento significativo (P<0.05) nos grupos que receberam as maiores doses. Um déficit de memória foi encontrado no grupo STZ, no entanto, o tratamento com VD3 mostrou-se eficiente em prevenir esta perda de memória (P<0,05). Quanto à atividade da AChE, foi encontrado um aumento em hipocampo no grupo STZ, sendo que esse aumento foi atenuado pela administração de VD3 (P<0,05). Os animais do grupo com Demência também apresentaram uma redução na hidrólise de ATP e a VD3 foi capaz de prevenir este efeito (P<0,05). Além disso, a VD3 foi capaz de reverter o aumento na hidrólise de ADP e a diminuição da hidrólise de AMP causada pela injeção icv-STZ. Desta forma, este estudo mostrou que a administração de VD3 é capaz de manter a neurotransmissão colinérgica, a homeostase do sistema purinérgico, bem como melhorar a memória em animais com DETA.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Cadmium (Cd) is one of the most toxic metals in relation to environmental contamination and human poisoning. This metal has a long biological half-life (10-30 years) and prolonged exposure to Cd has been associated with toxic effects on many organs as kidneys, liver, lungs, bone, including the brain, probably due to generation of stress oxidative. In this context, it is known that the polyphenol curcumin, natural compound derived from Curcuma longa, exerce several therapeutic functions, highlighting the great antioxidant, anti-inflammatory and neuroprotective potential. Thus, this work aims to evaluate the behavioral and memory parameters, the activity of acetylcholinesterase and ectonzimas, as well as lipid peroxidation in rats intoxicated by Cd and to determine the possible protective effect of curcumin. For this, we used 120 male Wistar rats, that received CdCl2.H2O as cadmium (Cd; 1 mg/kg) and/or curcumin (Curc, 30, 60 or 90 mg/kg) five times a week during 3 months. The animals were randomly divided into 8 groups (n = 15): (1) Saline/oil (2) Saline/Curc 30 (3) Saline/Curc 60, (4) Saline/Curc 90 (5) Cd/oil (6) Cd/Curc 30 (7) Cd/Curc 60 and (8) Cd/Curc 90. The results showed an increase in the levels of lipid peroxidation and in the AChE activity in different cerebral structures. The Cd was also increase the AChE and NTPDase (ATP and ADP as substrate) and decrease the 5 -nucleotidase activity from cerebral cortex synaptosomes. These Cd effects on central nervous system may be associated with memory deficits, evidenced by decreasing in step-down latency in the inhibitory avoidance test. Moreover, Cd also increased peripheral AChE activity of AChE (whole blood and lymphocytes) which can be associated with a pro-inflammatory state in these animals. However, Curc was effective in reducing the harmful effects of Cd decreasing lipid peroxidation and preventing increased AChE and NTPDase activities, thereby improving neurotransmission and cognitives processes, suggesting that this natural compound may be considered, after further study, an important ally in therapies against poisoning by this metal. / O cádmio (Cd) é um dos metais mais tóxicos tanto em nível de intoxicação humana quanto de contaminação ambiental. Pelo fato desse metal possuir uma longa meia-vida biológica (10-30 anos), a exposição prolongada a ele tem sido associada a efeitos danosos em muitos órgãos como rins, fígado, pulmões, ossos, e inclusive o cérebro, provavelmente devido à geração de estresse oxidativo. Neste contexto, sabe-se que o polifenol curcumina, composto natural obtido a partir de Curcuma longa, exerce diversas funções terapêuticas, destacando-se o grande potencial antioxidante, anti-inflamatório e neuroprotetor. Sendo assim, este trabalho visou avaliar os parâmetros comportamentais e de memória, a atividade das ectoenzimas e acetilcolinesterase, bem com a peroxidação lipídica em ratos intoxicados por Cd e o possível efeito protetor da curcumina. Para tanto, foram utilizados 120 ratos Wistar machos, que receberam cádmio na forma CdCl2.H2O (Cd; 1 mg/kg) e/ou curcumina (Curc; 30, 60 ou 90 mg/kg) cinco vezes por semana durante 3 meses. Os animais foram divididos ao acaso em 8 grupos (n=15): (1) Salina/óleo, (2) Salina/Curc 30, (3) Salina/Curc 60, (4) Salina/Curc 90, (5) Cd/óleo, (6) Cd/Curc 30, (7) Cd/Curc 60 e (8) Cd/Curc 90. Os resultados demonstraram um aumento nos níveis de peroxidação lipídica e na atividade da enzima AChE em diferentes estruturas encefálicas. A intoxicação por Cd também aumentou a atividade das enzimas AChE e NTPDase (substratos ATP e ADP) e diminuiu a atividade da enzima 5 -nucleotidade em sinaptossomas de córtex cerebral. Esses efeitos do Cd no sistema nervoso central podem estar associados ao déficit de memória, evidenciado através da diminuição do tempo de latência no teste de esquiva inibitória. Além disso, o Cd também aumentou a atividade da enzima AChE periférica (sangue total e linfócitos) o que pode estar relacionado com um estado pró-inflamatório nesses animais. No entanto, a Curc foi eficaz em reduzir os efeitos danosos do Cd, diminuindo a peroxidação lipídica nas estruturas cerebrais, prevenindo o aumento da atividade da AChE e da NTPDase, melhorando, assim, a neurotransmissão e os processos cognitivos, sugerindo que este composto natural possa ser considerado após estudos adicionais um importante aliado em terapias contra a intoxicação por esse metal.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:21:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3121.pdf: 1512799 bytes, checksum: 42c9ef7778750b57451bc4c5d9615c17 (MD5) Previous issue date: 2010-05-28 / Universidade Federal de Minas Gerais / Parasitosis in fishes is a relevant problem in aquaculture. Besides, the organophosphate trichlorfon (2,2,2-trichloro-1-hydroxyethyl phosphonate) is amongst the most used medicine in farming of fishes. Due to trichlorfon use in fish parasitosis control, including pacu (Piaractus mesopotamicus), in brazilian and worldwide aquaculture, it is necessary to study the effects of this organophosphorus compound related to toxicity and metabolic biochemical parameters. The aim of this work was to evaluate trichlorfon acute toxicity (LC(I)50;96h) to P. mesopotamicus and histopathological effects of this exposition; detect metabolic changes in juvenile pacu (P. mesopotamicus) exposed to trichlorfon sub-lethal concentration (10% LC (I) 50;96h); and evaluate metabolic changes after seven and 14 days of recovery. Estimated (LC (I)50;96h) of trichlorfon to alevin was 0.04mg/L; to juvenile fish was 0.07 mgL-1. Histological evaluation showed adaptive alterations, aiming to limit xenobiotic entrance; liver alterations aimed an increase in blood influx, consequently increasing detoxication; kidney alterations indicate excretion increase and skin presented cromatophore migration to superficial folds. After sub-lethal exposure, pacu presented a decrease in hemoglobin, after seven days recovery it was recorded a decrease in MCH and after 14 days recovery analysis showed a decrease in hematocrit. Metabolic alterations observed after sub-lethal expositions and recovery indicated efforts aiming to homeostatic maintenance trough energy production. Brain and muscle AChE activity decreased, regaining the control values after 14 day of recovery in xenobiotic free water. / As doenças causadas por parasitas em peixes são um problema relevante na aqüicultura. Assim, os organofosforados (OPs), incluindo o triclorfon [dimetil (2,2,2 tricloro- 1 hidroxietil) fosfonato] são utilizados para controle de ectoparasitos na aquicultura atual. Devido à utilização do triclorfon no controle de parasitoses em peixes, incluindo o pacu (Piaractus mesopotamicus) na aqüicultura brasileira e mundial, justifica-se a necessidade de ampla abordagem de estudo deste organofosforado relacionada à sua toxicidade e efeitos nos parâmetros bioquímicos metabólicos. Assim, os objetivos deste trabalho foram: determinar a concentração letal (CL (I)50;96h) do triclorfon para o pacu e avaliar os efeitos histológicos desta exposição; determinar e avaliar suas respostas metabólicas após exposição sub-letal ao triclorfon (10% da CL (I)50;96h); e avaliar suas respostas metabólicas após recuperação de 7 e 14 dias. A CL (I)50;96h encontrada para alevinos de pacu foi de 0,04 mgL-1 de triclorfon, e para jovens foi de 0,07 mgL-1 de triclorfon. A avaliação histológica branquial revelou alterações adaptativas, visando diminuir a entrada do xenobiótico; no fígado houve alterações de aumento de fluxo sanguíneo, visando maior eficiência de desintoxicação; no rim as alterações foram indicativas de aumento de excreção e na pele houve migração de cromatóforos para as camadas mais superficiais. Após a exposição sub-letal, o pacu apresentou redução da hemoglobina total, enquanto que após a recuperação de 7 dias houve redução na HCM e após a recuperação de 14 dias ocorreu redução do hematócrito. As alterações metabólicas observadas nos três períodos analisados indicam esforços a fim de manutenção homeostática através de produção de energia. A atividade da AChE cerebral e muscular apresentou queda, sendo recuperada após os 14 dias em água livre do xenobiótico.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:21:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5402.pdf: 697531 bytes, checksum: eedd38f496375b635a1c9542b28aeeeb (MD5) Previous issue date: 2013-02-21 / Financiadora de Estudos e Projetos / The use of insecticides is increasing not only for agriculture purposes but also against threats to public health caused by insects. However, in the last few years it is possible to see a frequent replacement of current pesticides for new others, which differ in toxicity. Pyrethroid insecticides, deltamethrin is an example, are considered ideal xenobiotics due to low toxicity to mammals and birds, a wide range of targets and no biomagnification. Nevertheless, several studies report the toxic effects of deltamethrin on non-target organisms, such as fishes. In this vertebrate group, high toxicity seems to be due to an enzymatic deficiency in hydrolyzing pyrethroids and this fact can be assessed through hematologic, metabolic, neurologic, and oxidative stress investigations. Pacu, Piaractus mesopotamicus, is a freshwater fish from South America and is affected by massive use of pyrethroids. This species is widely known in the Midwest region of Brazil, wherein the largest agrochemicals use takes place. The aim of this study was the acute toxicity determination of deltamethrin (LC(I)50;48h) for pacu juveniles; evaluation of hematologic, metabolic and antioxidant defenses of pacu after 96 h of sublethal exposure to deltamethrin (10% LC(I)50;48h); evaluation of deltamethrin effects on the brain acetylcholinesterase (AChE) in vivo. The LC(I)50;48h estimated to deltamethrin in pacu juveniles was 17.32 &#956;g L-1. In response to sublethal exposure, pacu depicted blood changes suggestive of erythropenia and dehydration. Metabolic changes included hepatic glycogenolysis, muscle proteolysis, and hyperglycemia, suggesting an overload of the energetic metabolism to serve the detoxification processes. Regarding antioxidant defenses, the occurrence of hepatic lipid peroxidation is indicative of oxidative stress with depletion of non-enzymatic antioxidants and alterations in antioxidant enzymes activity. Also, deltamethrin depicted AChE inhibition in fish exposed to sublethal concentrations. / A utilização de substâncias inseticidas é cada vez maior, não só para fins agrícolas, mas também para combate a insetos de relevância para a saúde pública. Nos últimos anos, no entanto, tem-se observado uma substituição dos tipos de pesticida utilizados, diferindo quanto à toxicidade. Os inseticidas piretroides, entre eles a deltametrina, têm sido considerados produtos ideais devido à baixa toxicidade para aves e mamíferos, amplo espectro de ação e não acumulação ao longo da cadeia trófica. Apesar disso, diversos estudos relatam os efeitos tóxicos da deltametrina sobre organismos não alvos, tais como os peixes. Nesses animais, a toxicidade parece ser devida à deficiência na metabolização de piretroides e é revelada por alterações hematológicas, metabólicas e neurológicas, além da indução de estresse oxidativo. O pacu, Piaractus mesopotamicus, é uma das espécies brasileiras que pode ser afetada pela utilização intensa de piretroides. Essa espécie é considerada representativa do Centro-Oeste brasileiro, área que potencialmente consome o maior volume de agrotóxicos à base de deltametrina no país. Assim, os objetivos deste trabalho foram: determinar a toxicidade aguda (CL(I)50;48h) de deltametrina para juvenis de pacu; avaliar as alterações hematológicas; avaliar as alterações do metabolismo intermediário e as defesas antioxidantes de pacus expostos à concentração subletal de deltametrina (10% da CL(I)50;48h) por 96 horas; e avaliar os efeitos in vivoda deltametrina sobre a atividade de acetilcolinesterase (AChE) cerebral de pacu. A CL(I)50;48h de deltametrina encontrada para juvenis de pacu foi 17,32 &#956;g L-1. Após a exposição subletal, o pacu apresentou alterações sanguíneas indicativas de eritropenia e desidratação. As alterações no metabolismo intermediário incluem proteólise muscular e glicogenólise hepática, acompanhadas de hiperglicemia, indicando deslocamento energético para os processos de desintoxicação. Quanto às defesas antioxidantes, a ocorrência de peroxidação lipídica hepática indica estresse oxidativo, com depleção das reservas de antioxidantes não enzimáticos e alterações na atividade de enzimas antioxidantes. A AChE mostrou-se responsiva à deltametrina, uma vez que animais expostos a concentração subletal apresentaram inibição da AChE in vivo.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / This study investigated the effect of administration of cadmium (Cd), Rutin (Rut), or both, on lipid peroxidation in different brain structures, memory, anxiety and activity of the enzyme acetylcholinesterase (AChE) (ex vivo, in vitro and kinetic). The rats received Cd (2 mg / kg) and Rut (40 and 80 mg / kg) by gavage for 21 administrations on alternate days. To the ex vivo study, the animals were divided into six groups (n = 10): saline/saline, saline/Rut40, saline/Rut80, Cd/saline, Cd/Rut40 and Cd/Rut80. The trials of AChE in vitro were performed at concentrations of 1, 5, 10, 25 and 50 mM of Rut in rat brain homogenate controls. The same concentrations were used for kinetic analysis of Electroforus electricus (E.e.AChE). Cd increased lipid peroxidation in all structures analyzed except in the striatum. Rut reversed this effect only in the hypothalamus and hippocampus. Cd caused a decrease in test step-down latency and administration of Rut (40 and 80 mg/kg) reversed this effect of Cd. Cd increased the number and the percent of entries in enclosed arms of plus-maze, suggesting an anxiogenic effect of Cd. Rut (40 and 80 mg/kg) reversed the anxiogenic effect of Cd. Rats that were exposed to Cd and/or treated with Rut showed no altered sensitivity to shock, nor the locomotor activity. The ex vivo activity of the enzyme AChE increased in the cortex and hypothalamus of rats that received only Cd. Rut reversed this increase in both doses. In vitro activity of the enzyme AChE was inhibited at all concentrations of synaptosome cortex, cerebellum, striatum, hippocampus and hypothalamus. The kinetic analysis of the interaction between the Rut and E.e.AChE showed a competitive inhibition. The findings show that treatment with Rut decreased oxidative damage to the membrane, prevented the increase in AChE activity, reversed the memory deficit and anxiety caused by Cd. Moreover, characterized Rut as an inhibitor of AChE, showing that this flavonoid may modulate cholinergic neurotransmission and, consequently, improve cognition. / O presente estudo investigou o efeito da administração de Cádmio (Cd), de Rutina (Rut) ou de ambos, na peroxidação lipídica em diferentes estruturas encefálicas, na memória e ansiedade e na atividade da acetilcolinesterase (AChE) (ex vivo, in vitro e cinética) em ratos. Os animais receberam Cd (2 mg / kg) e Rut (40 e 80 mg / kg) por gavagem diariamente por 21 administrações em dias alternados. Os ratos do estudo ex vivo, foram divididos em seis grupos (n = 10): salina/salina, salina/Rut40, salina/Rut80, Cd/salina, Cd/Rut40 e Cd/Rut 80. Os ensaios da AChE in vitro foram realizados nas concentrações de 1, 5, 10, 25 e 50 μM de Rut em homogeneizado de encéfalo de ratos controles. As mesmas concentrações foram utilizadas para a análise cinética de Electroforus electricus (E.e. AChE). O metal aumentou a peroxidação lipídica em todas as estruturas analisadas exceto no estriado. A Rut reverteu esse efeito somente no hipotálamo e hipocampo. Houve uma piora da memória no grupo que recebeu somente Cd, porém a Rut reverteu essa diminuição de memória tanto nas doses de 40 quanto na de 80 mg/kg. O Cd teve efeito ansiogênico e a Rut reverteu esse comportamento em ambas as doses. A sensibilidade ao choque e a atividade locomotora não foram alteradas nos ratos que foram expostos ao Cd e/ou tratados com Rut. A atividade ex vivo da enzima AChE aumentou no córtex e no hipotálamo dos ratos que receberam somente cádmio. A Rut reverteu esse aumento em ambas as doses. A atividade in vitro da enzima AChE foi inibida em todas as concentrações em sinaptossoma de córtex, no cerebelo, no estriado, no hipocampo e hipotálamo. A análise cinética da interação entre Rut e E.e.AChE caracterizou uma inibição competitiva. Os achados do presente estudo demonstram que o tratamento com Rut diminuiu os danos oxidativos à membrana, impediu o aumento da atividade da AChE, reverteu o déficit de memória e a ansiedade causados pelo Cd. Além disso, caracterizou o composto como um inibidor da AChE , demonstrando que este flavonóide pode modular a neurotransmissão colinérgica e, conseqüentemente, melhorar a cognição.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In recent years there has been an increase in researches for new enzyme inhibitors on medicinal plants used in the treatment of disorders such as schizophrenia, anxiety, amnesia, different stages of depression and bipolar affective disorder. The study of enzymatic inhibitors of prolyl oligopepetidase (POP) and acetylcholinesterase (AChE) are directly related to the treatment of central nervous sistem diseases. In a research with the species Hypericum brasiliense, native from Brazil, it was isolated as main secondary metabolite the chlorogenic acid, a compound able to inhibit POP and AChE. From this observation, three series of chlorogenic, caffeic and cinnamic acids derivatives were obtained through simple derivatization reactions and coupling with the amino acid proline. The derivatives were obtained by usual acetylation, methylation and esterification reactions with satisfactory yields of 50-90%. The couplings with the proline methyl ester were performed using either O-(7- azabenzotriazol-1-yl)-N,N,N',N'-tetramethyluronium hexafluorophosphate (HATU)/ diisopropylethylamine (DIEA) in dimethylformamide or isobutyl chloroformate/ Nmethylmorpholine in tetrahydrofuran. The derivatives were tested against the enzymes POP, AChE and dipeptidyl oligopeptidase (DPP IV). Also, a study was conducted to determine the antibacterial and antifungal activities of all derivatives. The capacity of the tested compounds to inhibit DPP IV and AChE was not exceptional. In contrast, the derivatives methyl ester and 1,7-acetonide obtained from chlorogenic acid, and caffeic acid and its methyl ester derivative showed selectivity and satisfactory performance as POP inhibitors, with IC50 values of 3 to 14 μM. All compounds showed moderate antimicrobial activity. / Nos últimos anos observa-se uma intensificação nas pesquisas por novos inibidores enzimáticos produzidos por plantas medicinais usadas no tratamento de transtornos mentais, tais como esquizofrenia, ansiedade, amnésia, diferentes estágios de depressão e o transtorno afetivo bipolar. O estudo de inibidores das enzimas prolil oligopepetidase (POP) e acetilcolinesterase (AChE), estão diretamente relacionados ao tratamento de tais enfermidades do sistema nervoso central (SNC). Em um trabalho com a planta medicinal Hypericum brasiliense, nativa do Brasil, foi isolado como um dos principais metabólitos secundários o ácido clorogênico, que demonstrou ter capacidade de inibir a POP e a AChE. A partir desta observação, foram obtidas três séries de derivados do ácido clorogênico, do ácido cafeico e do ácido cinâmico através de técnicas simples de derivatização e acoplamento com a prolina metil éster. Os derivados foram obtidos através de técnicas usuais de acetilação, metilação e esterificação, com rendimentos satisfatórios de 50-90 %. Já os acoplamentos com a prolina metil éster foram realizados com hexafluorofosfato de O-(7-azabenzotriazol-1-il)-N,N,N',N'- tetrametiluronio (HATU)/ diisopropiletilamina (DIEA) em dimetilformamida ou cloroformato de isobutila/ N-metilmorfolina em tetraidrofurano. Estes compostos foram avaliados quanto à capacidade inibitória das enzimas POP e AChE, bem como foram testados frente a enzima dipeptidil peptidade IV (DPP IV). Também foi realizado um estudo da atividade antimicrobiana dos derivados obtidos. Os resultados obtidos indicaram que, frente à DPP IV e AChE, os compostos avaliados não demonstraram significativa capacidade inibitória. Entretanto, o derivado metil éster e 1,7-acetonídeo obtidos a partir do ácido clorogênico, o cafeoato de metila e o próprio ácido cafeico mostraram capacidade inibitória seletiva para a POP, com valores de IC50 entre 3 e 14 μM. Com relação à atividade antimicrobiana, os derivados apresentaram moderada ação bactericida, destacando-se os compostos derivados do ácido cinâmico por serem fungicidas.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / The phytochemical investigation of methanol crude extract of the stem bark of the species Helietta apiculata Benth and Zanthoxylum fagara (L.) Sarg., Rutaceae, provided the isolation of thirty-one compounds. The species H. apiculata were isolated eight furoquinolínicos alkaloids (8, 9, 10, 11, 12, 13, 15 and 24) and one quinolinone (22), six coumarins (51, 52, 53, 58, 115 and 116), 116 first identified in the literature, three cinnamates (121, 122 and 123), two lignans (98 and 123), a limonoid (92), a long-chain acid (126), a steroid (80) and a mixture terpenes (T39). Two benzophenantridine alkaloids (33 and 34), five amides (69, 70, 117, 118 and 119), and a lignan (124) have been identified in species Z. fagara, along with the steroid 80. The cinnamate 120, 123 and the lignan 119 were first identified as a natural product. The cinnamate 122 and coumarin 115 are first described in H. apiculata species, while the amide 115 is first described in the genus Zanthoxylum, and 119 for the first time in the species Z. fagara. Lignans 98, 123 and 124 are identified in the Rutaceae family first time. The limonoid 92 was subjected to structural modifications through aminolysis reactions with various amines, providing fifteen derivatives, which when subjected to evaluation of the antimicrobial potential demonstrated greater power to inhibition of microorganisms that limonoid. Other derivatives obtained during this study was the acetylation and oxidation products of tembamida (69) amide and methylating the flindersiamina (15) alkaloid. Extracts, fractions and products were subjected to analysis of antimicrobial potential and inhibition of AChE enzyme. The alkaloids showed inhibition potential only for gram-positive bacteria, whereas coumarins were compounds which had the largest range of antimicrobial activities front fungi, Gram-negative and Gram-positive. Inhibition of acetylcholinesterase enzyme was significant only for fractions: ether basic H. apiculata, basic butanol, final aqueous and aqueous extract from the leaves Z. fagara with inhibition values ranging from 58,24% to 74,34% while for isolates the results were not significant. / A investigação fitoquímica do extrato bruto metanólico das cascas do caule das espécies Helietta apiculata Benth e Zanthoxylum fagara (L.) Sarg., Rutaceae, levaram ao isolamento de trinta e um compostos. Da espécie H. apiculata foram identificados oito alcaloides furoquinolínicos (8, 9, 10, 11, 12, 13, 15 e 24), um quinolinona (22), seis cumarinas (51, 52, 53, 58, 115 e 116) sendo a 116 identificada pela primeira vez na literatura, três cinamatos (121, 122 e 123), duas lignanas (98 e 123), um limonoide (92), um ácido de cadeia longa (126), um esteroide (80) e uma mistura de terpenos (T39). Dois alcaloides benzofenantridínicos (33 e 34), cinco amidas (69, 70, 117, 118 e 119) e uma lignana (124) foram identificados na espécie Z. fagara, juntamente com o esteroide 80. O cinamato 120, a lignana 123 e a amida 119 foram identificados pela primeira vez como produto natural. O cinamato 122 e a cumarina 115 são descritos pela primeira vez na espécie H. apiculata, enquanto a amida 115 é descrita pela primeira vez no gênero Zanthoxylum, e 119 pela primeira vez na espécie Z. fagara. As lignanas 98, 123 e 124 são identificadas na família Rutaceae pela primeira vez. O limonoide 92 foi submetido a modificações estruturais através de reações de aminólise com diferentes aminas, proporcionando quinze derivados, que quando submetidos à avaliação do potencial antimicrobiano demonstraram maior poder de inibição dos microrganismos que o limonoide. Outros derivados obtidos durante este trabalho foram os produtos da acetilação e a oxidação da amida tembamida (69), e a metilação do alcaloide flindersiamina (15). Os extratos, frações e produtos obtidos foram submetidos a analise do potencial antimicrobiano e de inibição da enzima AChE. Os alcaloides apresentaram potencial de inibição apenas para bactérias gram-positivas, enquanto as cumarinas foram os compostos que apresentaram o maior leque de atividades antimicrobianas frente a fungos, bactérias gram-negativas e gram-positivas. A inibição da enzima Acetilcolinesterase foi relevante apenas para as frações: etérea básica de H. apiculata, butanólica básica, aquoso final e extrato aquoso a partir das folhas de Z. fagara com valores de inibição entre 58,24% a 74,34% enquanto para os produtos isolados os resultados não foram significativos.