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A deficiência da desidrogenase das acilas-CoA de cadeia curta / ramificada (SBCAD), também conhecida como deficiência da 2-metilbutiril-CoA desidrogenase, é uma doença de herança autossômica recessiva que afeta o catabolismo da isoleucina. Este distúrbio é bioquimicamente caracterizado pelo acúmulo tecidual e elevada excreção urinária do ácido 2-metilbutírico (2MB) e da 2-metilbutirilglicina (2MBG), além da 2-metilbutirilcarnitina. Apesar de a doença apresentar predominantemente sintomas neurológicos, tais como retardo mental, convulsões e letargia, e imagens de ressonância magnética evidenciarem dano cortical, a fisiopatologia desse distúrbio ainda não foi estudada. Portanto, o presente estudo teve como objetivo investigar os efeitos in vitro do 2MB e da 2MBG sobre importantes parâmetros de estresse oxidativo em córtex cerebral de ratos jovens. Para tanto, foram preparados sobrenadantes de córtex cerebral, os quais foram incubados na ausência ou na presença dos metabólitos em concentrações que variaram de 0,1 a 5 mM por 1 h a 37° C. Após a incubação, alíquotas foram retiradas para a avaliação dos parâmetros bioquímicos. Nossos resultados mostram que a 2MBG, mas não o 2MB, aumentou as substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBA-RS), sugerindo indução de peroxidação lipídica. A 2MBG também causou oxidação de grupamentos sulfidrilas e reduziu as concentrações de glutationa (GSH), refletindo uma diminuição das defesas antioxidantes, enquanto o 2MB não alterou esses parâmetros. Por outro lado, o 2MB e a 2MBG não alteraram a formação de carbonilas. Além disso, foi verificado que o aumento nos níveis de TBA-RS e a redução nas concentrações de GSH causados por 2MBG foram prevenidos por antioxidantes, indicando que espécies reativas estavam envolvidas nesses efeitos. Ainda foi demonstrado que a redução dos níveis de GSH provocada pela 2MBG não foi devido a uma ação oxidativa direta do metabólito, pois este não alterou o conteúdo de grupamentos tióis de uma solução comercial de GSH na ausência de tecido cerebral. Finalmente, visto que a produção de óxido nítrico não foi alterada por estes metabólitos, presume-se que espécies reativas de oxigênio estejam principalmente envolvidas nos efeitos mediados pela 2MBG. Os resultados sugerem que a 2MBG induz dano oxidativo lipídico e reduz as defesas antioxidantes não-enzimáticas em cérebro de ratos pelo aumento na geração de espécies reativas de oxigênio. Portanto, o estresse oxidativo induzido pela 2MBG pode estar envolvido, pelo menos em parte, na fisiopatologia da disfunção neurológica encontrada nos pacientes afetados pela deficiência da SBCAD. / Short/branched-chain acyl-CoA dehydrogenase (SBCAD) deficiency, also known as 2-methylbutyryl-CoA dehydrogenase deficiency, is an autosomal recessive disorder of isoleucine metabolism. This disorder is biochemically characterized by high tissue accumulation and urinary excretion of 2-methylbutyrylglycine (2MBG) and 2-methylbutyric acid (2MB), as well as 2-methylbutyrylcarnitine. Although patients present predominantly neurological symptoms, such as mental retardation, seizures and lethargy, and magnetic resonance imaging reveals cortical damage, the pathophysiology of this disorder has not been studied. Therefore, this study aimed to investigate the in vitro effects of 2MB and 2MBG on important parameters of oxidative stress in cerebral cortex of young rats. Cortical supernatants were incubated in the absence or in the presence of the metabolites at concentrations ranging from 0.1 to 5 mM for 1 h at 37° C. Our results show that 2MBG, but not 2MB, increased thiobarbituric acid-reactive substances (TBA-RS), suggesting induction of lipid peroxidation. 2MBG also induced oxidation of sulfhydryl groups and reduced the concentrations of glutathione (GSH), reflecting a decrease of non enzymatic antioxidant defenses, whereas 2MB did not alter these parameters. In contrast, 2MB and 2MBG did not alter carbonyl formation. In addition, increased levels of TBA-RS and reduction of GSH levels induced by 2MBG were prevented by antioxidants, indicating that reactive species were involved in these effects. Furthermore, the reduction of GSH levels induced by 2MBG were not due to a direct oxidative action, since this metabolite did not alter the sulfhydryl content from a commercial solution of GSH in the absence of cerebral tissue. Finally, since nitric oxide production was not altered by these metabolites, it is presumed that reactive oxygen species possibly underlay 2MBG effects. The results suggest that 2MBG induces lipid oxidative damage and reduces non enzymatic antioxidant defenses in rat brain mediated by generation of reactive oxygen species. We can therefore assume that oxidative stress induced by 2MBG is involved, at least in part, in the pathophysiology of neurological dysfunction found in patients affected by SBCAD deficiency.

A deficiência da desidrogenase das acilas-CoA de cadeia curta / ramificada (SBCAD), também conhecida como deficiência da 2-metilbutiril-CoA desidrogenase, é uma doença de herança autossômica recessiva que afeta o catabolismo da isoleucina. Este distúrbio é bioquimicamente caracterizado pelo acúmulo tecidual e elevada excreção urinária do ácido 2-metilbutírico (2MB) e da 2-metilbutirilglicina (2MBG), além da 2-metilbutirilcarnitina. Apesar de a doença apresentar predominantemente sintomas neurológicos, tais como retardo mental, convulsões e letargia, e imagens de ressonância magnética evidenciarem dano cortical, a fisiopatologia desse distúrbio ainda não foi estudada. Portanto, o presente estudo teve como objetivo investigar os efeitos in vitro do 2MB e da 2MBG sobre importantes parâmetros de estresse oxidativo em córtex cerebral de ratos jovens. Para tanto, foram preparados sobrenadantes de córtex cerebral, os quais foram incubados na ausência ou na presença dos metabólitos em concentrações que variaram de 0,1 a 5 mM por 1 h a 37° C. Após a incubação, alíquotas foram retiradas para a avaliação dos parâmetros bioquímicos. Nossos resultados mostram que a 2MBG, mas não o 2MB, aumentou as substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBA-RS), sugerindo indução de peroxidação lipídica. A 2MBG também causou oxidação de grupamentos sulfidrilas e reduziu as concentrações de glutationa (GSH), refletindo uma diminuição das defesas antioxidantes, enquanto o 2MB não alterou esses parâmetros. Por outro lado, o 2MB e a 2MBG não alteraram a formação de carbonilas. Além disso, foi verificado que o aumento nos níveis de TBA-RS e a redução nas concentrações de GSH causados por 2MBG foram prevenidos por antioxidantes, indicando que espécies reativas estavam envolvidas nesses efeitos. Ainda foi demonstrado que a redução dos níveis de GSH provocada pela 2MBG não foi devido a uma ação oxidativa direta do metabólito, pois este não alterou o conteúdo de grupamentos tióis de uma solução comercial de GSH na ausência de tecido cerebral. Finalmente, visto que a produção de óxido nítrico não foi alterada por estes metabólitos, presume-se que espécies reativas de oxigênio estejam principalmente envolvidas nos efeitos mediados pela 2MBG. Os resultados sugerem que a 2MBG induz dano oxidativo lipídico e reduz as defesas antioxidantes não-enzimáticas em cérebro de ratos pelo aumento na geração de espécies reativas de oxigênio. Portanto, o estresse oxidativo induzido pela 2MBG pode estar envolvido, pelo menos em parte, na fisiopatologia da disfunção neurológica encontrada nos pacientes afetados pela deficiência da SBCAD. / Short/branched-chain acyl-CoA dehydrogenase (SBCAD) deficiency, also known as 2-methylbutyryl-CoA dehydrogenase deficiency, is an autosomal recessive disorder of isoleucine metabolism. This disorder is biochemically characterized by high tissue accumulation and urinary excretion of 2-methylbutyrylglycine (2MBG) and 2-methylbutyric acid (2MB), as well as 2-methylbutyrylcarnitine. Although patients present predominantly neurological symptoms, such as mental retardation, seizures and lethargy, and magnetic resonance imaging reveals cortical damage, the pathophysiology of this disorder has not been studied. Therefore, this study aimed to investigate the in vitro effects of 2MB and 2MBG on important parameters of oxidative stress in cerebral cortex of young rats. Cortical supernatants were incubated in the absence or in the presence of the metabolites at concentrations ranging from 0.1 to 5 mM for 1 h at 37° C. Our results show that 2MBG, but not 2MB, increased thiobarbituric acid-reactive substances (TBA-RS), suggesting induction of lipid peroxidation. 2MBG also induced oxidation of sulfhydryl groups and reduced the concentrations of glutathione (GSH), reflecting a decrease of non enzymatic antioxidant defenses, whereas 2MB did not alter these parameters. In contrast, 2MB and 2MBG did not alter carbonyl formation. In addition, increased levels of TBA-RS and reduction of GSH levels induced by 2MBG were prevented by antioxidants, indicating that reactive species were involved in these effects. Furthermore, the reduction of GSH levels induced by 2MBG were not due to a direct oxidative action, since this metabolite did not alter the sulfhydryl content from a commercial solution of GSH in the absence of cerebral tissue. Finally, since nitric oxide production was not altered by these metabolites, it is presumed that reactive oxygen species possibly underlay 2MBG effects. The results suggest that 2MBG induces lipid oxidative damage and reduces non enzymatic antioxidant defenses in rat brain mediated by generation of reactive oxygen species. We can therefore assume that oxidative stress induced by 2MBG is involved, at least in part, in the pathophysiology of neurological dysfunction found in patients affected by SBCAD deficiency.

A deficiência da desidrogenase das acilas-CoA de cadeia curta / ramificada (SBCAD), também conhecida como deficiência da 2-metilbutiril-CoA desidrogenase, é uma doença de herança autossômica recessiva que afeta o catabolismo da isoleucina. Este distúrbio é bioquimicamente caracterizado pelo acúmulo tecidual e elevada excreção urinária do ácido 2-metilbutírico (2MB) e da 2-metilbutirilglicina (2MBG), além da 2-metilbutirilcarnitina. Apesar de a doença apresentar predominantemente sintomas neurológicos, tais como retardo mental, convulsões e letargia, e imagens de ressonância magnética evidenciarem dano cortical, a fisiopatologia desse distúrbio ainda não foi estudada. Portanto, o presente estudo teve como objetivo investigar os efeitos in vitro do 2MB e da 2MBG sobre importantes parâmetros de estresse oxidativo em córtex cerebral de ratos jovens. Para tanto, foram preparados sobrenadantes de córtex cerebral, os quais foram incubados na ausência ou na presença dos metabólitos em concentrações que variaram de 0,1 a 5 mM por 1 h a 37° C. Após a incubação, alíquotas foram retiradas para a avaliação dos parâmetros bioquímicos. Nossos resultados mostram que a 2MBG, mas não o 2MB, aumentou as substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBA-RS), sugerindo indução de peroxidação lipídica. A 2MBG também causou oxidação de grupamentos sulfidrilas e reduziu as concentrações de glutationa (GSH), refletindo uma diminuição das defesas antioxidantes, enquanto o 2MB não alterou esses parâmetros. Por outro lado, o 2MB e a 2MBG não alteraram a formação de carbonilas. Além disso, foi verificado que o aumento nos níveis de TBA-RS e a redução nas concentrações de GSH causados por 2MBG foram prevenidos por antioxidantes, indicando que espécies reativas estavam envolvidas nesses efeitos. Ainda foi demonstrado que a redução dos níveis de GSH provocada pela 2MBG não foi devido a uma ação oxidativa direta do metabólito, pois este não alterou o conteúdo de grupamentos tióis de uma solução comercial de GSH na ausência de tecido cerebral. Finalmente, visto que a produção de óxido nítrico não foi alterada por estes metabólitos, presume-se que espécies reativas de oxigênio estejam principalmente envolvidas nos efeitos mediados pela 2MBG. Os resultados sugerem que a 2MBG induz dano oxidativo lipídico e reduz as defesas antioxidantes não-enzimáticas em cérebro de ratos pelo aumento na geração de espécies reativas de oxigênio. Portanto, o estresse oxidativo induzido pela 2MBG pode estar envolvido, pelo menos em parte, na fisiopatologia da disfunção neurológica encontrada nos pacientes afetados pela deficiência da SBCAD. / Short/branched-chain acyl-CoA dehydrogenase (SBCAD) deficiency, also known as 2-methylbutyryl-CoA dehydrogenase deficiency, is an autosomal recessive disorder of isoleucine metabolism. This disorder is biochemically characterized by high tissue accumulation and urinary excretion of 2-methylbutyrylglycine (2MBG) and 2-methylbutyric acid (2MB), as well as 2-methylbutyrylcarnitine. Although patients present predominantly neurological symptoms, such as mental retardation, seizures and lethargy, and magnetic resonance imaging reveals cortical damage, the pathophysiology of this disorder has not been studied. Therefore, this study aimed to investigate the in vitro effects of 2MB and 2MBG on important parameters of oxidative stress in cerebral cortex of young rats. Cortical supernatants were incubated in the absence or in the presence of the metabolites at concentrations ranging from 0.1 to 5 mM for 1 h at 37° C. Our results show that 2MBG, but not 2MB, increased thiobarbituric acid-reactive substances (TBA-RS), suggesting induction of lipid peroxidation. 2MBG also induced oxidation of sulfhydryl groups and reduced the concentrations of glutathione (GSH), reflecting a decrease of non enzymatic antioxidant defenses, whereas 2MB did not alter these parameters. In contrast, 2MB and 2MBG did not alter carbonyl formation. In addition, increased levels of TBA-RS and reduction of GSH levels induced by 2MBG were prevented by antioxidants, indicating that reactive species were involved in these effects. Furthermore, the reduction of GSH levels induced by 2MBG were not due to a direct oxidative action, since this metabolite did not alter the sulfhydryl content from a commercial solution of GSH in the absence of cerebral tissue. Finally, since nitric oxide production was not altered by these metabolites, it is presumed that reactive oxygen species possibly underlay 2MBG effects. The results suggest that 2MBG induces lipid oxidative damage and reduces non enzymatic antioxidant defenses in rat brain mediated by generation of reactive oxygen species. We can therefore assume that oxidative stress induced by 2MBG is involved, at least in part, in the pathophysiology of neurological dysfunction found in patients affected by SBCAD deficiency.

A acidúria 3-hidróxiisobutírica é uma doença metabólica hereditária causada pela deficiência da atividade da 3-hidroxiisobutiril-Coenzima A desidrogenase. Acúmulo tecidual e alta excreção urinária do ácido 3- hidroxiisobutírico são as características bioquímicas desta desordem. As manifestações clínicas são heterogêneas, geralmente incluindo achados dismórficos, atraso no desenvolvimento motor, retardo mental severo e encefalopatia aguda. A acidemia láctica também ocorre nos pacientes afetados, indicando que uma disfunção mitochondrial pode estar envolvida na fisiopatogenia desta doença. Portanto, o objetivo do presente trabalho foi investigar o efeito in vitro do ácido 3-hidroxiisobutírico (0,1; 0,5 e 1,0 mM) sobre a atividade de enzimas essenciais para o metabolismo energético, tais como os complexos I-V da cadeia respiratória, creatina quinase total, citosólica e mitocondrial e Na+, K+-ATPase em homogeneizados de córtex cerebral de ratos de 30 dias de idade. Também medimos o consumo de oxigênio em preparações mitocondriais de cérebro total na presença de ácido 3-hidroxiisobutírico. O ácido 3-hidroxiisobutírico inibiu significativamente o complexo I-III (20%), sem afetar as outras atividades da cadeia respiratória Além disso, o ácido 3-hidroxiisobutírico não alterou o estado III, estado IV e o índice de controle respiratório na presença de glutamato/malato ou sucinato, sugerindo que seu efeito sobre a respiração celular foi de pequena intensidade. Por outro lado as atividades da creatina quinase total e mitocondrial, mas não citosólica, foram inibidas (30%) pelo ácido 3- hidroxiisobutírico. Também verificamos que a inibição provocada por esse ácido sobre a atividade mitocondrial da creatina quinase foi completamente prevenida por pré-incubação dos homogeneizados com glutationa reduzida, α-tocoferol ou a combinação de superóxido desmutase com catalase, indicando que esta inibição foi mediada por oxidações de grupos tióis essenciais para a enzima e provavelmente pelos radicais superóxido, peróxido de hidrogênio e/ou peroxilas. Também demonstramos que a atividade da Na+, K+-ATPase da membrana plasmática sináptica foi marcadamente reduzida (37%) pelo ácido 3-hidroxiisobutírico e que esse efeito foi prevenido pela co-incubação com α-tocoferol, sugerindo que radicais peroxilas estavam provavelmente envolvidos nesta ação. Considerando a importância das atividades enzimáticas afetadas pelo ácido 3-hidroxiisobutírico para o metabolismo cerebral e para a neurotransmissão, sugerimos que os aumentos teciduais das concentrações desse ácido possam contribuir para a neurodegeneração dos pacientes afetados pela acidúria 3-hidroxiisobutírica, e possivelmente expliquem achados prévios de elevada produção e excreção de lactato. / 3-Hydroxyisobutyric aciduria is an inherited metabolic disease caused by 3- hydroxyisobutyryl-CoA dehydrogenase deficiency. Tissue accumulation and high urinary excretion of 3-hydroxyisobutyric acid is the biochemical hallmark of this disorder. Clinical phenotype is heterogeneous and generally includes dysmorphic features, delayed motor development, profound mental impairment, and acute encephalopathy. Lactic acidemia is also found in the affected patients, indicating that mitochondrial dysfunction may be involved in the pathophysiology of this disorder. Therefore, the aim of the present work was to investigate the in vitro effect of 3-hydroxyisobutyric acid (0.1, 0.5 and 1mM) on essential enzymes of energy metabolism, namely the activities of the respiratory chain complexes I-V, total, cytosolic and mitochondrial creatine kinase and Na+, K+-ATPase in cerebral cortex homogenates of 30-day-old rats. We also measured the rate of oxygen consumption in brain mitochondrial preparations in the presence of 3- hydroxyisobutyric acid. 3-Hydroxyisobutyric acid significantly reduced complex I-III (20%), without affecting the other activities of the electron transport chain. Furthermore, 3-hydroxyisobutyric acid did not change state III, state IV and the respiratory control ratio in the presence of glutamate/malate or succinate, suggesting that its effect on cellular respiration was weak. On the other hand, the activities of total and mitochondrial creatine kinase, but not cytosolic creatine kinase, were inhibited (30%) by 3-hydroxyisobutyric acid. We also observed that 3- hydroxyisobutyric acid-induced inhibition of mitochondrial creatine kinase activity was fully prevented by pre-incubation of the homogenates with reduced glutathione, α-tocopherol or the combination of superoxide dismutase plus catalase, suggesting that this inhibition was mediated by oxidation of essential thiol groups of the enzyme probably by superoxide, hydrogen peroxide and/or peroxyl radicals. It was also demonstrated that Na+, K+-ATPase activity from synaptic plasma membranes was markedly suppressed (37 %) by 3-hydroxyisobutyric acid and that this effect was prevented by α-tocopherol co-incubation implying that peroxyl radicals were probably involved in this action. Considering the importance of the affected enzyme activities for brain metabolism homeostasis and neurotransmision, it is suggested that increased tissue levels of 3- hydroxyisobutyric acid may contribute to the neurodegeneration of patients affected by 3-hydroxyisobutyric aciduria and possibly explain previous reports describing elevated production and excretion of lactate.

A acidúria 3-hidróxiisobutírica é uma doença metabólica hereditária causada pela deficiência da atividade da 3-hidroxiisobutiril-Coenzima A desidrogenase. Acúmulo tecidual e alta excreção urinária do ácido 3- hidroxiisobutírico são as características bioquímicas desta desordem. As manifestações clínicas são heterogêneas, geralmente incluindo achados dismórficos, atraso no desenvolvimento motor, retardo mental severo e encefalopatia aguda. A acidemia láctica também ocorre nos pacientes afetados, indicando que uma disfunção mitochondrial pode estar envolvida na fisiopatogenia desta doença. Portanto, o objetivo do presente trabalho foi investigar o efeito in vitro do ácido 3-hidroxiisobutírico (0,1; 0,5 e 1,0 mM) sobre a atividade de enzimas essenciais para o metabolismo energético, tais como os complexos I-V da cadeia respiratória, creatina quinase total, citosólica e mitocondrial e Na+, K+-ATPase em homogeneizados de córtex cerebral de ratos de 30 dias de idade. Também medimos o consumo de oxigênio em preparações mitocondriais de cérebro total na presença de ácido 3-hidroxiisobutírico. O ácido 3-hidroxiisobutírico inibiu significativamente o complexo I-III (20%), sem afetar as outras atividades da cadeia respiratória Além disso, o ácido 3-hidroxiisobutírico não alterou o estado III, estado IV e o índice de controle respiratório na presença de glutamato/malato ou sucinato, sugerindo que seu efeito sobre a respiração celular foi de pequena intensidade. Por outro lado as atividades da creatina quinase total e mitocondrial, mas não citosólica, foram inibidas (30%) pelo ácido 3- hidroxiisobutírico. Também verificamos que a inibição provocada por esse ácido sobre a atividade mitocondrial da creatina quinase foi completamente prevenida por pré-incubação dos homogeneizados com glutationa reduzida, α-tocoferol ou a combinação de superóxido desmutase com catalase, indicando que esta inibição foi mediada por oxidações de grupos tióis essenciais para a enzima e provavelmente pelos radicais superóxido, peróxido de hidrogênio e/ou peroxilas. Também demonstramos que a atividade da Na+, K+-ATPase da membrana plasmática sináptica foi marcadamente reduzida (37%) pelo ácido 3-hidroxiisobutírico e que esse efeito foi prevenido pela co-incubação com α-tocoferol, sugerindo que radicais peroxilas estavam provavelmente envolvidos nesta ação. Considerando a importância das atividades enzimáticas afetadas pelo ácido 3-hidroxiisobutírico para o metabolismo cerebral e para a neurotransmissão, sugerimos que os aumentos teciduais das concentrações desse ácido possam contribuir para a neurodegeneração dos pacientes afetados pela acidúria 3-hidroxiisobutírica, e possivelmente expliquem achados prévios de elevada produção e excreção de lactato. / 3-Hydroxyisobutyric aciduria is an inherited metabolic disease caused by 3- hydroxyisobutyryl-CoA dehydrogenase deficiency. Tissue accumulation and high urinary excretion of 3-hydroxyisobutyric acid is the biochemical hallmark of this disorder. Clinical phenotype is heterogeneous and generally includes dysmorphic features, delayed motor development, profound mental impairment, and acute encephalopathy. Lactic acidemia is also found in the affected patients, indicating that mitochondrial dysfunction may be involved in the pathophysiology of this disorder. Therefore, the aim of the present work was to investigate the in vitro effect of 3-hydroxyisobutyric acid (0.1, 0.5 and 1mM) on essential enzymes of energy metabolism, namely the activities of the respiratory chain complexes I-V, total, cytosolic and mitochondrial creatine kinase and Na+, K+-ATPase in cerebral cortex homogenates of 30-day-old rats. We also measured the rate of oxygen consumption in brain mitochondrial preparations in the presence of 3- hydroxyisobutyric acid. 3-Hydroxyisobutyric acid significantly reduced complex I-III (20%), without affecting the other activities of the electron transport chain. Furthermore, 3-hydroxyisobutyric acid did not change state III, state IV and the respiratory control ratio in the presence of glutamate/malate or succinate, suggesting that its effect on cellular respiration was weak. On the other hand, the activities of total and mitochondrial creatine kinase, but not cytosolic creatine kinase, were inhibited (30%) by 3-hydroxyisobutyric acid. We also observed that 3- hydroxyisobutyric acid-induced inhibition of mitochondrial creatine kinase activity was fully prevented by pre-incubation of the homogenates with reduced glutathione, α-tocopherol or the combination of superoxide dismutase plus catalase, suggesting that this inhibition was mediated by oxidation of essential thiol groups of the enzyme probably by superoxide, hydrogen peroxide and/or peroxyl radicals. It was also demonstrated that Na+, K+-ATPase activity from synaptic plasma membranes was markedly suppressed (37 %) by 3-hydroxyisobutyric acid and that this effect was prevented by α-tocopherol co-incubation implying that peroxyl radicals were probably involved in this action. Considering the importance of the affected enzyme activities for brain metabolism homeostasis and neurotransmision, it is suggested that increased tissue levels of 3- hydroxyisobutyric acid may contribute to the neurodegeneration of patients affected by 3-hydroxyisobutyric aciduria and possibly explain previous reports describing elevated production and excretion of lactate.

A acidúria 3-hidróxiisobutírica é uma doença metabólica hereditária causada pela deficiência da atividade da 3-hidroxiisobutiril-Coenzima A desidrogenase. Acúmulo tecidual e alta excreção urinária do ácido 3- hidroxiisobutírico são as características bioquímicas desta desordem. As manifestações clínicas são heterogêneas, geralmente incluindo achados dismórficos, atraso no desenvolvimento motor, retardo mental severo e encefalopatia aguda. A acidemia láctica também ocorre nos pacientes afetados, indicando que uma disfunção mitochondrial pode estar envolvida na fisiopatogenia desta doença. Portanto, o objetivo do presente trabalho foi investigar o efeito in vitro do ácido 3-hidroxiisobutírico (0,1; 0,5 e 1,0 mM) sobre a atividade de enzimas essenciais para o metabolismo energético, tais como os complexos I-V da cadeia respiratória, creatina quinase total, citosólica e mitocondrial e Na+, K+-ATPase em homogeneizados de córtex cerebral de ratos de 30 dias de idade. Também medimos o consumo de oxigênio em preparações mitocondriais de cérebro total na presença de ácido 3-hidroxiisobutírico. O ácido 3-hidroxiisobutírico inibiu significativamente o complexo I-III (20%), sem afetar as outras atividades da cadeia respiratória Além disso, o ácido 3-hidroxiisobutírico não alterou o estado III, estado IV e o índice de controle respiratório na presença de glutamato/malato ou sucinato, sugerindo que seu efeito sobre a respiração celular foi de pequena intensidade. Por outro lado as atividades da creatina quinase total e mitocondrial, mas não citosólica, foram inibidas (30%) pelo ácido 3- hidroxiisobutírico. Também verificamos que a inibição provocada por esse ácido sobre a atividade mitocondrial da creatina quinase foi completamente prevenida por pré-incubação dos homogeneizados com glutationa reduzida, α-tocoferol ou a combinação de superóxido desmutase com catalase, indicando que esta inibição foi mediada por oxidações de grupos tióis essenciais para a enzima e provavelmente pelos radicais superóxido, peróxido de hidrogênio e/ou peroxilas. Também demonstramos que a atividade da Na+, K+-ATPase da membrana plasmática sináptica foi marcadamente reduzida (37%) pelo ácido 3-hidroxiisobutírico e que esse efeito foi prevenido pela co-incubação com α-tocoferol, sugerindo que radicais peroxilas estavam provavelmente envolvidos nesta ação. Considerando a importância das atividades enzimáticas afetadas pelo ácido 3-hidroxiisobutírico para o metabolismo cerebral e para a neurotransmissão, sugerimos que os aumentos teciduais das concentrações desse ácido possam contribuir para a neurodegeneração dos pacientes afetados pela acidúria 3-hidroxiisobutírica, e possivelmente expliquem achados prévios de elevada produção e excreção de lactato. / 3-Hydroxyisobutyric aciduria is an inherited metabolic disease caused by 3- hydroxyisobutyryl-CoA dehydrogenase deficiency. Tissue accumulation and high urinary excretion of 3-hydroxyisobutyric acid is the biochemical hallmark of this disorder. Clinical phenotype is heterogeneous and generally includes dysmorphic features, delayed motor development, profound mental impairment, and acute encephalopathy. Lactic acidemia is also found in the affected patients, indicating that mitochondrial dysfunction may be involved in the pathophysiology of this disorder. Therefore, the aim of the present work was to investigate the in vitro effect of 3-hydroxyisobutyric acid (0.1, 0.5 and 1mM) on essential enzymes of energy metabolism, namely the activities of the respiratory chain complexes I-V, total, cytosolic and mitochondrial creatine kinase and Na+, K+-ATPase in cerebral cortex homogenates of 30-day-old rats. We also measured the rate of oxygen consumption in brain mitochondrial preparations in the presence of 3- hydroxyisobutyric acid. 3-Hydroxyisobutyric acid significantly reduced complex I-III (20%), without affecting the other activities of the electron transport chain. Furthermore, 3-hydroxyisobutyric acid did not change state III, state IV and the respiratory control ratio in the presence of glutamate/malate or succinate, suggesting that its effect on cellular respiration was weak. On the other hand, the activities of total and mitochondrial creatine kinase, but not cytosolic creatine kinase, were inhibited (30%) by 3-hydroxyisobutyric acid. We also observed that 3- hydroxyisobutyric acid-induced inhibition of mitochondrial creatine kinase activity was fully prevented by pre-incubation of the homogenates with reduced glutathione, α-tocopherol or the combination of superoxide dismutase plus catalase, suggesting that this inhibition was mediated by oxidation of essential thiol groups of the enzyme probably by superoxide, hydrogen peroxide and/or peroxyl radicals. It was also demonstrated that Na+, K+-ATPase activity from synaptic plasma membranes was markedly suppressed (37 %) by 3-hydroxyisobutyric acid and that this effect was prevented by α-tocopherol co-incubation implying that peroxyl radicals were probably involved in this action. Considering the importance of the affected enzyme activities for brain metabolism homeostasis and neurotransmision, it is suggested that increased tissue levels of 3- hydroxyisobutyric acid may contribute to the neurodegeneration of patients affected by 3-hydroxyisobutyric aciduria and possibly explain previous reports describing elevated production and excretion of lactate.