A interação da radiação ionizante com moléculas de alanina promove a quebra das ligações químicas entre o átomo de carbono central e os grupos que se ligam a ele, resultando na formação de radicais livres paramagnéticos. A técnica de dosimetria utilizando alanina e a ressonância de spin eletrônico (ESR) baseia-se na determinação da concentração dos radicais livres produzidos pela interação da radiação ionizante com as moléculas da alanina por meio do registro do espectro de ESR da alanina irradiada. Para propósitos de dosimetria, a amplitude da linha central do espectro pode ser correlacionada diretamente com a dose de radiação. Na atualidade, a alanina/ESR é uma técnica de dosimetria amplamente aceita para a dosimetria de altas doses como aquelas usadas nos processos de irradiação de alimentos, esterilização de produtos médicos e radioterapia. A expansão dos tratamentos de câncer por meio de procedimentos de radiocirurgia e radioterapia de intensidade modulada (IMRT) torna cada vez mais relevante a necessidade de realizar a dosimetria em pequenos campos de radiação. Para a dosimetria desses feixes estreitos de radiação, é necessário o uso detectores que também apresentem dimensões reduzidas de forma a proporcionar alta resolução espacial. Uma vez que a sensibilidade dos dosímetros de alanina depende do número de radicais formados pela radiação, a redução do tamanho do detector de alanina implica em redução de seu volume sensível e consequentemente de sua sensibilidade. Assim, pesquisas têm sido realizadas buscando uma melhora de sua sensibilidade. Neste trabalho foram investigados os mecanismos envolvidos na formação da nanoestrutura e a capacidade da alanina em estabilizar e acomodar nanopartículas metálicas de ouro e prata em sua matriz cristalina, para aplicação dos nanocompósitos como detectores de radiação utilizando a técnica de ressonância de spin eletrônico. Foi analisado o tamanho das partículas, sua interação com as moléculas do aminoácido, sua agregação e posicionamento dentro da matriz cristalina da alanina. Além disso, foi investigada a maneira como a morfologia e o estado de agregação e segregação das nanopartículas podem alterar a resposta dosimétrica dos detectores híbridos de alanina. O aumento de sensibilidade dos dosímetros de alanina mostrou estar diretamente associado ao aumento do número de elétrons ejetados por efeito fotoelétrico. No entanto, foi mostrado que aumento da sensibilidade dos dosímetros de alanina é governado por outros fatores além do número de eventos fotoelétricos. A auto-absorção dos elétrons oriundos de uma nanopartícula metálica, por outra nanopartícula vizinha, também influencia na resposta dosimétrica do detector. Assim, sistemas homogêneos onde não houve segregação, apresentaram menor auto-absorção e, consequentemente, os ganhos em sensibilidade foram maiores. Para sistemas onde houve aumento de tamanho e segregação das partículas metálicas, a auto-absorção se tornou mais relevante. Para fótons com energias próximas a energia da camada K do metal presente no nanocompósito, a absorção da radiação foi muito mais relevante do que a organização das nanopartículas na estrutura da alanina. Para energias maiores a probabilidade de eventos fotoelétricos somente diminui e, dessa forma, a agregação e segregação das partículas desempenharam papéis fundamentais na sensibilidade dos dosímetros. Assim, a sensibilidade dosimétrica dos detectores pode ser aumentada e otimizada por meio do uso da nanoestruturação, reduzindo a auto-absorção dos elétrons ejetados. / The interaction of ionizing radiation with alanine molecules produces free radicals. The room temperature stable alanine radical is molecule depleted of the amine group. The Alanine/ESR dosimetry technique is able to measure the amount of free radicals produced by the radiation. For dosimetric purposes, the amplitude of the central ESR spectral line is direct related to the absorbed dose by the alanine molecules. Nowadays, the alanine/ESR technique is largely used for dosimetry of high doses such as used in food irradiation, sterilization of medical products and radiotherapy. The growing need for cancer treatments using radiosurgery and intensity modulated radiation therapy (IMRT) makes important the dosimetry of small radiation fields. To this end, it is necessary to use small radiation detectors in order to obtain enough special resolution. Once the sensitivity of alanine dosimeters depends on the amount of free radical produced by the radiation, reducing the size of alanine detector also reduces its sensitivity. Thus there is an intense investigation to develop high sensitivity of Alanine/ESR dosimeters. In this work the mechanisms involved in the formation of nanostructures and the ability of alanine to stabilize and accommodate nanoparticles of silver and gold in its crystalline matrix, for applications of the nanocomposite as radiation detectors was investigated using the electron spin resonance technique. The effect of particle size, its interaction with alanine molecules, aggregation and segregation of particles inside the alanine matrix as well as the way the morphology and the state of agglomeration change the dosimetric sensitivity of the alanine detectors were investigated. The increase of sensitivity of the alanine detectors was direct related to the amount of photoelectric events in the nanocomposite. However, the self-absorption of the electrons ejected by one particle, by another nanoparticle in the vicinity, also dictates the sensitivity of the detectors. In this sense, homogeneous systems presented less self-absorption and, consequently, the increase in sensitivity was higher. For systems containing aggregated and segregated particles, self-absorption becomes more relevant. For incident photons with energies near de K-edge of the metal of the nanocomposite, the number of photoelectric events was more relevant than the organization of the particles inside the alanine crystals. For higher energies the probability of a photoelectric interaction decreases, therefore the aggregation and segregation of particles become essential in determining the sensitivity of the dosimeters.

Para acompanhar os avanços em radioterapia, os sistemas dosimétricos necessitam de aperfeiçoamento para garantir a acurácia do tratamento; e, paralelamente, a exposição radioativa vai além do uso clínico, sendo de interesse também a detecção em cenários radiológicos imprevistos. A espectroscopia de ressonância magnética eletrônica (RME) é capaz de detectar centros paramagnéticos criados em materiais expostos à radiação, relacionando resposta espectral com dose absorvida, executando assim a dosimetria de maneira não destrutiva, ao preservar a informação após a leitura. Após a padronização da alanina como detector de altas doses e a também aplicabilidade em estudos clínicos, dificuldades apresentadas propiciaram a investigação de outros materiais para dosimetria com RME; em contrapartida, classificar compostos presentes no cotidiano e com possibilidade de tecido equivalência é outro argumento para a expansão da análise de materiais alternativos. O desenvolvimento desta tese é entre dois tópicos distintos, porém interligados; primeiramente são apresentados minidosímetros para uso em campos pequenos, com abordagem clínica, e então a investigação de materiais alternativos, ambos para uso em dosimetria com RME. Em relação aos minidosímetros, o formato de pastilha é estudado, e são apresentados um novo conceito de detector, denominado EPResize®, e auditoria de ponta-a-ponta de um tratamento de radiocirurgia estereotáxica; sobre a investigação de materiais, foram estudados mais de 20 compostos, estes baseados em amônio, lítio, potássio e sódio. Os resultados mostraram que as dificuldades na determinação de dose com campos pequenos para um intervalo de dose clínico é uma questão que ainda necessita de muita atenção e adequação dos sistemas dosimétricos, de modo a extrair a maior sensibilidade possível, necessitando empregar parâmetros e métodos de análise além do rotineiramente utilizados; variados materiais se apresentaram adequados para a dosimetria com RME, tais como sulfato de amônio, formiato de sódio, ditionito de sódio, citrato de sódio e diferentes sulfitos, mesmo quando não satisfazendo aspectos clínicos, são alternativas para controle e determinação de doses em cenários não usuais. A capacidade de realizar a dosimetria com RME para campos pequenos e a padronização deste sistema possibilitam a verificação de tratamentos mais confiáveis em radioterapia não convencional; e a disponibilização de maior variedade de materiais para dosimetria com RME facilita a necessidade de mapeamento de dose em casos não previstos. / To keep up with advances in radiotherapy, dosimetric systems need improvement to meet the standards established for treatment accuracy; simultaneously, radioactive exposure goes beyond clinical use, and the detection in unforeseen scenarios is of interest too. Electron magnetic resonance spectroscopy (EMR) can detect paramagnetic centers created in materials exposed to radiation, relating spectral response with absorbed dose, thus performing non-destructively dosimetry, by keeping the information after the readout. After standardization of alanine as a high dose detector and the applicability in clinical studies, difficulties allowed the investigation of other EMR dosimetry materials; on the other hand, classifying compounds that are present daily and with the possibility of tissue equivalence is another stimulus for the expansion of alternative materials analysis. The development of this thesis is between two distinct but interconnected topics; first minidosimeters are presented for small field dosimetry, with a clinical approach, and the investigation of alternative materials, both topics applied in EMR dosimetry. Concerning the minidosimeters, some pellets aspects are studied, a new concept of detector, called EPResize®; and a stereotactic radiosurgery end-to-end audit are presented; about alternative materials research, more than 20 compounds were studied, based on ammonium, lithium, potassium and sodium. The results showed that the difficulties in determining the dose with small fields in a clinical dose range is an issue that still needs much attention and adequacy of the dosimetric systems, in order to extract the greatest possible sensitivity, with the need to employ parameters and methods of analysis besides the daily used; several materials were adequate for EMR dosimetry, such as ammonium sulfate, sodium formate, sodium dithionate, sodium citrate and different sulfites, which, even when not satisfying clinical aspects, are alternatives for control and determination of doses in other scenarios. The ability to perform clinical dosimetry with RME and the standardization of this system allow the improvement of treatments accuracy, and the availability of a greater variety of EMR dosimetry materials facilitates the need for dose mapping unforeseen cases.

O câncer é um problema de saúde pública mundial e pode causar anorexia. Mediadores inflamatórios desempenham importante papel no desenvolvimento da anorexia relacionada à doença. Estudos realizados com carnosina (β-alanina-L-histidina) e metformina demonstraram eficiente ação anti-inflamatória e antitumoral. O objetivo deste estudo foi analisar a ação da metformina e β-alanina no controle do crescimento tumoral e produção das citocinas, bem como a secreção dos neuropeptídios. Foram utilizados 25 camundongos machos, divididos em grupo controle (C), controle tumor (CT), tumor suplementado com β-alanina (TB), tumor administrado com metformina (TM) e tumor administrado com metformina+β-alanina (TMB). TM demonstrou redução no peso e ingestão alimentar comparado aos C e TMB. TB apresentou maior massa tumoral que os demais grupos. Ainda, o CT apresentou maior expressão da inflamação em relação aos demais grupos. Concluímos que os tratamentos utilizados demonstraram um potencial efeito benéfico frente ao tumor, sendo uma estratégia coadjuvante para o tratamento do câncer. / Cancer is a worldwide public health problem and can cause anorexia. Inflammatory mediators play an important role in the development of disease-related anorexia. Studies with carnosine (β-alanine-L-histidine) and metformin have demonstrated effective anti-inflammatory and antitumor action. The objective of this study was to analyze the action of metformin and β-alanine without control of tumor growth and cytokine production, as well as a neuropeptide secretion. Twenty-five male mice, tumor control (CT), tumor-supplemented with β-alanine (TB), tumor administered with metformin (TM) and tumor with metformin + β-alanine (TMB) were used. TM demonstrated a reduction in weight and food intake compared to C and TMB. TB presented greater tumor mass than the other groups. Still, CT showed a greater expression of inflammation in relation to the other groups. We conclude that the treatments used demonstrated a potential beneficial effect against the tumor, being a supporting strategy for the treatment of cancer.

Estudos recentes têm demonstrado que a suplementação de beta-alanina (BA) pode melhorar o desempenho físico. O mecanismo proposto para tal resultado envolve o aumento das concentrações intramusculares de carnosina, um dipeptídeo cuja função mais bem atribuída é a de manutenção do equilíbrio ácido-básico. Apesar do emergente corpo literário acerca dos efeitos ergogênicos da suplementação de BA, a maior parte das evidências provém de estudos conduzidos com indivíduos não treinados ou fisicamente ativos, enquanto os estudos com indivíduos treinados são escassos, e seus resultados, controversos. Tem sido especulado que a diferença na capacidade tamponante muscular entre indivíduos treinados e não treinados é um possível fator mascarando o efeito ergogênico da suplementação de BA em indivíduos treinados, já que têm sido demonstrado que este perfil de indivíduos possui maior capacidade tamponante e conteúdo muscular de carnosina. Assim, o objetivo do presente estudo foi investigar a influência do estado de treinamento sobre o desempenho físico intermitente de membros inferiores em resposta à suplementação de BA. Para tanto, 40 homens jovens e saudáveis foram recrutados para participar do estudo, e divididos em dois grupos de acordo com o seu estado de treinamento [ciclistas treinados (T) ou indivíduos não treinados (NT)]. Os participantes foram aleatoriamente designados a um grupo suplementado com BA ou placebo (dextrose - PL), provendo quatro condições experimentais: NTPL, NTBA, TPL e TBA. A suplementação foi realizada com a ingestão de 6.4 gramas de BA ou PL por dia, durante 4 semanas. Antes e após o período de suplementação, os participantes completaram 4 séries do teste de Wingate para membro inferior, com 30 segundos de duração cada uma e 3 minutos de descanso entre elas. O trabalho total realizado foi significantemente aumentado após o período de suplementação em ambos os grupos NTBA (+1349 ± 1411 kJ; P = 0.03) e TBA (+1978 ± 1508 kJ; P = 0.002), foi significantemente reduzido no grupo NTPL (-1385 ± 2815 kJ; P = 0.03), e não se alterou no grupo TPL (-219 ± 1507 kJ; P = 0.73). Comparada ao período pré-suplementação, a potência média no período pós-suplementação foi significantemente maior na série 4 para o grupo NTBA (P = 0.0004), enquanto a mesma foi maior nas séries 1, 2 e 4 (P <= 0.05) para o grupo TBA. Não foram observadas diferenças na potência média entre o período pré- e pós-suplementação para os grupos NTPL e TPL. Em conclusão, quatro semanas de suplementação de BA foram efetivas em melhorar o desempenho físico intermitente de membros inferiores em ambos os participantes treinados e não treinados. Estes dados ressaltam a eficácia ergogênica da suplementação de BA para exercícios de alta-intensidade, independentemente do estado de treinamento do indivíduo / Recent studies have demonstrated that beta-alanine (BA) supplementation can improve performance. The proposed mechanisms for this result involve an increased muscle carnosine content, a dipeptide whose function is attributed to the maintenance of acid-base balance. Even though the body of evidence surrounding the ergogenic effects of BA supplementation is increasing, most of the evidences come from studies conducted with physically active or untrained individuals, while studies with trained participants are scarce, and their results, controversial. It has been speculated that the difference in muscle buffering capacity between trained and untrained individuals is a possible factor masking the ergogenic effect of BA supplementation in trained individuals, who have already been demonstrated to have greater buffering capacity and muscle carnosine content. Therefore, the aim of this study was to investigate the influence of training status on intermittent lower-body performance in response to BA supplementation. For this purpose, forty young males were divided into two groups according to their training status (trained - T, and untrained - NT cyclists). Participants were further randomly allocated to BA or placebo (dextrose - PL) groups, providing four experimental conditions: NTPL, NTBA, TPL, TBA. BA or PL was ingested by 6.4 g·d-1, during for 4 weeks. Before and after the supplementation period, participants completed four 30-seconds lower-body Wingate bouts, separated by 3 minutes. Total work done was significantly increased following supplementation in both NTBA (+1349 ± 1411 kJ; P = 0.03) and TBA (+1978 ± 1508 kJ; P = 0.002), and it was significantly reduced in NTPL (-1385 ± 2815 kJ; P = 0.03) with no difference for TPL (-219 ± 1507 kJ; P = 0.73). Compared to pre-supplementation, post-supplementation mean power output was significantly higher in bout 4 for NTBA (P = 0.0004), and higher in bouts 1, 2 and 4 (P <= 0.05) for TBA. No differences were observed in mean power output for NTPL and TPL from pre- to post-supplementation period. In conclusion, four weeks of BA supplementation was effective at improving intermittent lower-body performance in both untrained and trained individuals. These data highlight the efficacy of BA as an ergogenic aid for high-intensity exercise regardless of the training status of the individual

Para acompanhar os avanços em radioterapia, os sistemas dosimétricos necessitam de aperfeiçoamento para garantir a acurácia do tratamento; e, paralelamente, a exposição radioativa vai além do uso clínico, sendo de interesse também a detecção em cenários radiológicos imprevistos. A espectroscopia de ressonância magnética eletrônica (RME) é capaz de detectar centros paramagnéticos criados em materiais expostos à radiação, relacionando resposta espectral com dose absorvida, executando assim a dosimetria de maneira não destrutiva, ao preservar a informação após a leitura. Após a padronização da alanina como detector de altas doses e a também aplicabilidade em estudos clínicos, dificuldades apresentadas propiciaram a investigação de outros materiais para dosimetria com RME; em contrapartida, classificar compostos presentes no cotidiano e com possibilidade de tecido equivalência é outro argumento para a expansão da análise de materiais alternativos. O desenvolvimento desta tese é entre dois tópicos distintos, porém interligados; primeiramente são apresentados minidosímetros para uso em campos pequenos, com abordagem clínica, e então a investigação de materiais alternativos, ambos para uso em dosimetria com RME. Em relação aos minidosímetros, o formato de pastilha é estudado, e são apresentados um novo conceito de detector, denominado EPResize®, e auditoria de ponta-a-ponta de um tratamento de radiocirurgia estereotáxica; sobre a investigação de materiais, foram estudados mais de 20 compostos, estes baseados em amônio, lítio, potássio e sódio. Os resultados mostraram que as dificuldades na determinação de dose com campos pequenos para um intervalo de dose clínico é uma questão que ainda necessita de muita atenção e adequação dos sistemas dosimétricos, de modo a extrair a maior sensibilidade possível, necessitando empregar parâmetros e métodos de análise além do rotineiramente utilizados; variados materiais se apresentaram adequados para a dosimetria com RME, tais como sulfato de amônio, formiato de sódio, ditionito de sódio, citrato de sódio e diferentes sulfitos, mesmo quando não satisfazendo aspectos clínicos, são alternativas para controle e determinação de doses em cenários não usuais. A capacidade de realizar a dosimetria com RME para campos pequenos e a padronização deste sistema possibilitam a verificação de tratamentos mais confiáveis em radioterapia não convencional; e a disponibilização de maior variedade de materiais para dosimetria com RME facilita a necessidade de mapeamento de dose em casos não previstos. / To keep up with advances in radiotherapy, dosimetric systems need improvement to meet the standards established for treatment accuracy; simultaneously, radioactive exposure goes beyond clinical use, and the detection in unforeseen scenarios is of interest too. Electron magnetic resonance spectroscopy (EMR) can detect paramagnetic centers created in materials exposed to radiation, relating spectral response with absorbed dose, thus performing non-destructively dosimetry, by keeping the information after the readout. After standardization of alanine as a high dose detector and the applicability in clinical studies, difficulties allowed the investigation of other EMR dosimetry materials; on the other hand, classifying compounds that are present daily and with the possibility of tissue equivalence is another stimulus for the expansion of alternative materials analysis. The development of this thesis is between two distinct but interconnected topics; first minidosimeters are presented for small field dosimetry, with a clinical approach, and the investigation of alternative materials, both topics applied in EMR dosimetry. Concerning the minidosimeters, some pellets aspects are studied, a new concept of detector, called EPResize®; and a stereotactic radiosurgery end-to-end audit are presented; about alternative materials research, more than 20 compounds were studied, based on ammonium, lithium, potassium and sodium. The results showed that the difficulties in determining the dose with small fields in a clinical dose range is an issue that still needs much attention and adequacy of the dosimetric systems, in order to extract the greatest possible sensitivity, with the need to employ parameters and methods of analysis besides the daily used; several materials were adequate for EMR dosimetry, such as ammonium sulfate, sodium formate, sodium dithionate, sodium citrate and different sulfites, which, even when not satisfying clinical aspects, are alternatives for control and determination of doses in other scenarios. The ability to perform clinical dosimetry with RME and the standardization of this system allow the improvement of treatments accuracy, and the availability of a greater variety of EMR dosimetry materials facilitates the need for dose mapping unforeseen cases.

Altas concentrações de β-alanina podem causar desordens metabólicas e aumento na produção de espécies reativas, alterações na homeostasia redox e energética, bem como depleção dos níveis de taurina e excreção aumentada de GABA. Essas alterações levam a distúrbios no desenvolvimento neurológico, contribuindo para as manifestações clínicas. O quadro de acúmulo de β-alanina no plasma é conhecido como β-alaninemia. Neste trabalho, investigamos os efeitos crônico da sobrecarga de β-alanina em córtex cerebral e cerebelo de ratos Wistar. Os animais receberam administração intraperitoneal de β-alanina (300 mg/kg) ou solução salina (NaCl 0,85%) no mesmo volume (10μl/kg de peso corporal) duas vezes ao dia com intervalo de 12 horas, durante 14 dias. Os resultados mostram que altas concentrações plasmáticas de β-alanina alteram o equilíbrio redox celular, observado no aumento de oxidação do diclorofluorescina em córtex cerebral e cerebelo de ratos Wistar. Observamos o mesmo resultado na determinação da atividade das enzimas antioxidantes glutationa peroxidase e superóxido dismutase, onde houve uma inibição das atividades Os níveis de tióis totais foram mensurados pela técnica de sulfidrilas, onde verificamos que cada tecido apresentou níveis diferenciados, elevação em córtex cerebral e diminuição em cerebelo. Investigamos também as atividades das enzimas da rede de fosforiltransferência. A atividade da hexoquinase foi aumentada em ambos os tecidos, diferentemente da enzima gliceraldeído-3-fosfato desidrogenase, que se elevou em córtex cerebral e se inibiu em cerebelo. A inibição de atividade enzimática foi observada também na piruvato-cinase e lactato desidrogenase. Os complexos II, II-III, IV e a succinato desidrogenase foram mensurados a fim de melhor esclarecer as alterações metabólicas identificadas. No entanto, observamos um aumento do complexo IV e succinato desidrogenase e uma inalteração do complexo II-III em ambos os tecidos. Portanto, nossos resultados sugerem uma suscetibilidade dos tecidos quanto à alta carga de β-alanina, apresentando distúrbios na homeostasia redox e energética. Sendo assim, os achados podem contribuir, em parte, com as alterações neurológicas encontradas em pacientes com β-alaninemia. / High concentrations of β-alanine may cause metabolic disorders and increase the production of reactive species in the region of redox and energetic homeostasis, as well as depletion of taurine levels and increased excretion of GABA. These changes lead to neurodevelopmental disorders, contributing to clinical manifestations. The accumulation of plasma β-alanine is known as β-alaninemia. In this work, we investigated the chronic effects of β-alanine overload in the cortex cerebral and cerebellum of Wistar rats. The animals were given intraperitoneal administration of β- alanine (300 mg/kg) or saline (0.85% NaCl) in the same volume (10 μl/kg body weight) twice a day at 12-hour intervals for 14 days. The results show that high plasma concentrations of β-alanine alters the cellular redox balance reflected by the increase of oxidation of dichlorofluorescine in cerebral cortex and cerebellum of Wistar rats. We observed the same result in the determination of the activity of the antioxidant enzymes glutathione peroxidase and superoxide dismutase, where there was an inhibition of the activities. The levels of total thiols were measured by the sulfhydryl determination technique, where we verified that each tissue presented differentiated levels, elevation in cerebral cortex and decrease in cerebellum. We also investigate the activities of phosphoryl transfer network enzymes. The activity of hexokinase was increased in both tissues, unlike the enzyme glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase, which was elevated in the cerebral cortex and inhibited in the cerebellum. Inhibition of enzymatic activity was also observed in pyruvate kinase and lactate dehydrogenase. Activities complexes II, II-III, IV and succinate dehydrogenase were measured in order to better clarify the identified metabolic aberrations. However, we observed an increase of the activity complex IV and succinate dehydrogenase and an unchanged II-III complex in both tissues. Therefore, our results suggest a susceptibility of tissues to the high β-alanine load, presenting disorders in redox and energetic homeostasis. Thus, the findings may contribute, in part, to the neurological findings found in patients with β-alaninemia.

Neoplasias ginecológicas são os tumores de maior incidência no público feminino. Como alternativa para o tratamento destes tumores existe a radioterapia, em que a sua eficácia depende prioritariamente da correta administração da dose prescrita ao tumor, com acurácia de ±5%, conforme estabelecido pela American Association of Physicists in Medicine (AAPM). Para verificar a administração de doses existem diversas técnicas dosimétricas, entre elas a ressonância de spin eletrônico (RSE) com L-alanina, material tecido-equivalente, que relaciona dose com a quantidade de radicais livres formados pela radiação. Portanto, o objetivo deste estudo é a verificação da dose administrada na região tumoral de pacientes diagnosticadas com câncer ginecológico submetidas à teleterapia, utilizando L-alanina e a RSE. Para comparação entre as modalidades de radioterapia, foi realizada braquiterapia ginecológica com objeto simulador, verificando a dose no reto durante o tratamento, que deve ser inferior a 65% da dose prescrita ao tumor, conforme a International Commission on Radiation Units (ICRU). Para a análise de teleterapia foi construído um aparato, para a inserção vaginal do material radio-sensível, que foi utilizado durante 5 das 25 sessões de tratamento. As doses foram determinadas com o sistema de planejamento do tratamento mediante as imagens da tomografia computadorizada, em conjunto com softwares de planejamento, e a existência de marcadores radiopacos no aparato permitiu a confirmação das doses, conforme referência óssea através de imagens de portal feitas no momento anterior ao tratamento. Após a irradiação foi feita a leitura das amostras com o espectrômetro de RSE, em que a amplitude pico a pico da linha principal do sinal, normalizado pela massa, determinou a dose entregue nas regiões de interesse. Previamente ao estudo in vivo foi efetuada a teleterapia com objeto simulador, nas mesmas condições de tratamentos in vivo, apresentando desvio médio em relação ao planejamento de (0,2 ± 3,5)%, viabilizando o estudo com pacientes. Para a primeira paciente o desvio médio obtido foi de (0,5 ± 3,7)% e para a segunda de (-0,7 ± 2,8)%. Na simulação da braquiterapia o desvio médio observado foi de (-1,3 ± 9,2)%. Por causa do pequeno número amostral de pacientes, esta pesquisa é classificada como um estudo de viabilidade, em que a utilização de L-alanina com a RSE se mostrou eficiente para o objetivo proposto, fazendo com que os resultados da teleterapia estivessem de acordo com o estipulado pela AAPM e na braquiterapia a dose administrada no reto obedecesse ao relatório 38 da ICRU. / Gynecological malignancies are the most incident female tumors. As an alternative treatment for these tumors exist the radiotherapy, which their effectiveness mainly depends on the right administration of the prescribed dose to the tumor, with an accuracy of ±5%, as established by the American Association of Physicists in Medicine (AAPM). There are a lot of dosimetric techniques for dose verification, including electron spin resonance (ESR) with L-alanine, a tissue-equivalent material, which relates dose with the amount of free radicals formed by radiation. Therefore, the aim of this study is to verify the dose administered in the tumor of patients diagnosed with gynecological cancer subjected to external beam radiation therapy using L-alanine and ESR. For comparison between the radiotherapy modalities was performed gynecological brachytherapy in phantom, verifying the dose to the rectum during treatment, which must be less than 65% of the prescribed dose to the tumor, according to the International Commission on Radiation Units (ICRU). For teletherapy analysis was constructed an apparatus for vaginal insertion of the radio-sensitive material, which was used in 5 of the 25 treatment fractions. The doses were determined with the treatment planning system with the computed tomography images, together with the planning software, and the existence of radiopaque markers in the apparatus allowed the dose confirmation, according to the bone reference through portal images made before treatment. After the irradiation the samples was read with the ESR spectrometer, wherein the peak to peak amplitude of the signal main line, normalized by weight, determined the dose delivered into the regions of interest. Prior to the in vivo study was performed the teletherapy with phantom, under the same conditions of in vivo treatments, presenting mean deviation to the planning dose of (0.2 ± 3.5)%, enabling the study with patients. For the first patient, the mean deviation obtained was of (0.5 ± 3.7)% and for the second one of (-0.7 ± 2.8)%. In the brachytherapy simulation the mean deviation observed was of (-1.3 ± 9.2)%. Due to the small sample of patients, this research is classified as a feasibility study, which the use of L-alanine with the ESR was efficient for the objective proposed, making the teletherapy results consistent with the stipulated by the AAPM, and in the brachytherapy the dose to the rectum obey the ICRU report 38.

Els peixos carnívors presenten baixa capacitat per metabolitzar carbohidrats i per mantenir la glucèmia. En aquests organismes, la baixa capacitat per metabolitzar carbohidrats condueix a estats d’hiperglicèmia més marcats i sostinguts que els descrits per a mamífers, després de l’administració de glucosa o la ingesta de dietes amb elevat contingut de carbohidrats. L’alanina aminotransferasa (ALT) catalitza la transaminació reversible entre L-alanina i α-cetoglutarat per formar L-glutamat i piruvat. Mitjançant la interconversió d’aquests quatre metabòlits, l’ALT esdevé un nexe d’unió entre el metabolisme d’aminoàcids i el de carbohidrats. En estudis previs del nostre grup es va descriure la presència de tres isoformes ALT en S. aurata, els isoenzims citosòlics, cALT1 i cALT2, i la isoforma mitocondrial mALT. L’expressió hepàtica de cALT2 incrementa en situacions gluconeogèniques, mentre que la de cALT1 és predominant durant el període postprandial per a l’utilització dels nutrients de la dieta. L’objectiu d’aquest treball és incrementar el coneixement del metabolisme intermediari en peixos i així permetre realitzar futures intervencions biotecnològiques amb la intenció de millorar la utilització metabòlica dels nutrients de la dieta. Per comprendre millor la funció d’mALT vam estudiar la distribució tissular, la caracterització cinètica i la regulació nutricional i hormonal de l’expressió d’mALT en S. aurata. Addicionalment, vam analitzar l’expressió tissular i la regulació hormonal dels enzims aspartat aminotransferasa mitocondrial (AST2), glutamat deshidrogenasa (GDH) i glutamina sintetasa (GlnS), relacionats tots ells amb el metabolisme d’aminoàcids. En orades alimentades, mALT, GDH i GlnS s’expressen majoritàriment a fetge, intestí i ronyó. Els nostres estudis indiquen que l’expressió de mALT, GDH, AST2 i GlnS és elevada en animals alimentats, mentre que disminueix en condicions associades amb la gluconegènesi, com ara el dejú i el tractament amb estreptozotocina (STZ). Estudis cinètics de l’activitat enzimàtica mALT indiquen que l’enzim catalitza de manera més eficient la conversió d’L-alanina a piruvat, que no pas la reacció inversa. Per conèixer el mecanisme molecular implicat en la regulació transcripcional de l’expressió d’mALT, vam aïllar el promotor mALT d’orada, i vam mostrar que HNF4α incrementa la transcipció d’mALT per unió a una caixa HRE. El dejú i l’administració d’STZ disminuïren els nivells d’HNF4α en ronyó d’S. aurata, portant a un descens en la transcripció d’mALT. Els nostres resultats suggereixen que HNF4α té un paper important en la regulació transcripcional del gen mALT en ronyó d’S. aurata. En conclusió, els nostres resultats suggereixen que mALT i cALT1, que presenten una distribució tissular i un patró d’expressió en dejú i tractament amb STZ similars, podrien cooperar per direccionar els aminoàcids de la dieta al mitocondri per destinar-los a l’obtenció d’energia. Per tant, ALT es podria utilitzar com a diana per realitzar una intervenció biotecnològica a fi de reduir la utilització de proteïnes amb finalitats energètiques i optimitzar així l’ús dels nutrients de la dieta en el cultiu de peixos. / Carnivorous fish have poor ability to use dietary carbohydrates and to control the blood glucose levels. Compared with mammals, these animals show prolonged hyperglycemia after a glucose load or when feeding on high carbohydrate diets. Alanine aminotransferase (ALT) links carbohydrate and amino acid metabolism through catalyzing the reversible transamination between L-alanine and 2-oxoglutarate to form pyruvate and L-glutamate. Our group, in previous studies showed the presence of three ALT isoforms in Sparus aurata: the cytosolic isoenzymes cALT1 and cALT2 and a mitochondrial isoform, mALT. In fish liver, increased expression of cALT2 is associated to enhanced gluconeogenesis while cALT1 is predominant during the postprandial utilization of dietary nutrients. The aim of the present study was to increase the current knowledge of fish intermediary metabolism to allow future biotechnological actions in order to improve metabolic utilization of dietary nutrients. To better understand the functional role of mALT we analysed the tissue distribution, kinetic characterization and nutritional and hormonal regulation of mALT expression in S. aurata. Furthermore, cloning and characterization of the mALT promoter was also addressed. Additionally, tissue expression and nutritional regulation of glutamate dehydrogenase (GDH), mitochondrial aspartate aminotransferase (AST2) and glutamine synthetase (GlnS), also involved in amino acid metabolism, was followed. In S. aurata under feeding conditions, mALT, GDH and GlnS are mainly expressed in liver, intestine and kidney. Our studies indicate that the expression of mALT, GDH, AST2 and GlnS is increased in fed animals, while decreased in conditions associated with gluconeogenesis, such as fasting or treatment with streptozotocin (STZ). Kinetic analysis of mALT enzyme activity indicated that this enzyme catalyses more efficiently the conversion of L-alanine to pyruvate than the reverse reaction. To understand the molecular mechanism underlying the transcriptional regulation of mALT expression, we isolated the S. aurata mALT promoter, and showed that HNF4α enhances mALT transcription through binding to an HRE box. Starvation and administration of STZ decreased HNF4α levels in the kidney of S. aurata, leading to downregulation of mALT transcription. Our results suggest that HNF4α may play an important role in the transcriptional regulation of mALT gene in kidney of S. aurata. In conclusion, our findings suggest that mALT and cALT1, which present a similar tissue distribution and pattern expression under starvation and STZ-treatment, can cooperate to redirect dietary amino acids to the mitochondria for energetic pourposes. This points to ALT as a target for a biotechnological action to spare protein and optimize the use of dietary nutrients for fish culture.

Submitted by FABIO MILIONI (fmilioni@yahoo.com.br) on 2018-10-02T18:52:19Z No. of bitstreams: 1 Tese Doutorado Final.pdf: 5513111 bytes, checksum: 185eb55afcd55e67724ab68aa2e03ab4 (MD5) / Rejected by Lucilene Cordeiro da Silva Messias null (lubiblio@bauru.unesp.br), reason: Solicitamos que realize uma nova submissão seguindo as orientações abaixo: 1 - Favor inserir a ficha catalográfica no corpo do texto, pois é um item obrigatório. Agradecemos a compreensão on 2018-10-03T13:15:00Z (GMT) / Submitted by FABIO MILIONI (fmilioni@yahoo.com.br) on 2018-10-03T14:12:34Z No. of bitstreams: 1 Tese Doutorado - Fabio Milioni.pdf: 5835160 bytes, checksum: d954dcaaa0c0bc020baceb52b0107786 (MD5) / Approved for entry into archive by Lucilene Cordeiro da Silva Messias null (lubiblio@bauru.unesp.br) on 2018-10-03T17:15:10Z (GMT) No. of bitstreams: 1 milioni_f_dr_bauru.pdf: 5480525 bytes, checksum: 6ac2fa2e539201d14af3503b4de493a1 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-10-03T17:15:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 milioni_f_dr_bauru.pdf: 5480525 bytes, checksum: 6ac2fa2e539201d14af3503b4de493a1 (MD5) Previous issue date: 2018-08-20 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / O objetivo da presente tese foi verificar a influência da suplementação de β-Alanina associado ao treinamento intervalado de alta intensidade (HIIT) na performance de sprints repetidos. Participaram do estudo conduzido em caráter randomizado e duplo-cego, 20 jovens saudáveis alocados em dois grupos (Gβ [n = 10] – 6,4 g.dia-1 de β-Alanina; GP [n = 10] – 6,4 g.dia-1 de dextrose - placebo). Os participantes foram avaliados em três momentos distintos, previamente ao início, após quatro semanas de HIIT sem suplementação e após 6 semanas de suplementação + HIIT. As avaliações foram compostas por teste incremental até exaustão (TINC); séries de 12 sprints repetidos (RSA); e teste de tempo limite até exaustão a 115% da velocidade máxima atingida no TINC (TLIM). Previamente e imediatamente após TINC e RSA foram realizadas avaliações neuromusculares compostas por saltos verticais máximos, contrações isométricas máximas de extensão de joelho e estimulação elétrica periférica. O HIIT foi composto de dez corridas de 1 min a 90% da velocidade máxima atingida no TINC, com 1 min de recuperação passiva entre as corridas e frequência de 3 sessões semanais. Previamente ao início da suplementação + HIIT e ao final da intervenção, os participantes foram submetidos a biópsias musculares para determinação do conteúdo de carnosina intramuscular, capacidade de tamponamento in vitro e conteúdo de proteínas/enzimas chaves. Após a intervenção, ambos os grupos melhoraram o metabolismo oxidativo (i.e., consumo máximo de oxigênio), entretanto, somente o Gβ melhorou significativamente o conteúdo de carnosina intramuscular e as variáveis do RSA além de apresentar atenuação da fadiga neuromuscular induzida pelo RSA. Não foram verificadas diferenças significativas na capacidade anaeróbia, capacidade de tamponamento in vitro e conteúdo de proteínas/enzimas chaves. Dessa forma, a associação entre suplementação de β-Alanina e HIIT proporcionou melhora significativa do desempenho de sprints repetidos. / The aim of the present thesis was to verify the influence of β-Alanine supplementation associated with high intensity interval training (HIIT) on the performance of repeated sprints. The study was conducted in a randomized, double-blind design and 20 healthy young men were allocated in two groups (Gβ [n = 10] - 6.4 g.day-1 of β-Alanine; GP [n = 10] - 6.4 g.day-1 of dextrose – placebo). The participants were evaluated at three different moments, prior to beginning, after four weeks of HIIT without supplementation and after 6 weeks of supplementation + HIIT. The evaluations were composed by incremental test until exhaustion (TINC); set of 12 repeated sprints (RSA); and time-to-exhaustion test at 115% of the maximum velocity achieved in TINC (TLIM). Previously and immediately after TINC and RSA, neuromuscular evaluations were performed, consisting of maximum vertical jumps, maximal voluntary isometric contractions of knee extension and peripheral electrical stimulation. The HIIT was composed by ten runs of 1-min at 90% of the maximum velocity achieved in TINC, with 1-min of passive recovery between runs and frequency of 3 sessions per week. Prior to the initiation of supplementation + HIIT and at the end of the intervention, the participants underwent muscle biopsies to determine intramuscular carnosine content, muscle buffer capacity in vitro and key protein/enzyme content. After the intervention, both groups improved oxidative metabolism (i.e., maximal oxygen uptake), however, only Gβ significantly improved the intramuscular carnosine content and the RSA variables; in addition to presenting attenuation of the neuromuscular fatigue induced by the RSA. No significant differences were observed in anaerobic capacity, muscle buffer capacity in vitro and key protein/enzyme content. Thus, the association between β-Alanine supplementation and HIIT provided significant improvement in repeated sprints performance. / 2016/02683-6

Altas concentrações de β-alanina podem causar desordens metabólicas e aumento na produção de espécies reativas, alterações na homeostasia redox e energética, bem como depleção dos níveis de taurina e excreção aumentada de GABA. Essas alterações levam a distúrbios no desenvolvimento neurológico, contribuindo para as manifestações clínicas. O quadro de acúmulo de β-alanina no plasma é conhecido como β-alaninemia. Neste trabalho, investigamos os efeitos crônico da sobrecarga de β-alanina em córtex cerebral e cerebelo de ratos Wistar. Os animais receberam administração intraperitoneal de β-alanina (300 mg/kg) ou solução salina (NaCl 0,85%) no mesmo volume (10μl/kg de peso corporal) duas vezes ao dia com intervalo de 12 horas, durante 14 dias. Os resultados mostram que altas concentrações plasmáticas de β-alanina alteram o equilíbrio redox celular, observado no aumento de oxidação do diclorofluorescina em córtex cerebral e cerebelo de ratos Wistar. Observamos o mesmo resultado na determinação da atividade das enzimas antioxidantes glutationa peroxidase e superóxido dismutase, onde houve uma inibição das atividades Os níveis de tióis totais foram mensurados pela técnica de sulfidrilas, onde verificamos que cada tecido apresentou níveis diferenciados, elevação em córtex cerebral e diminuição em cerebelo. Investigamos também as atividades das enzimas da rede de fosforiltransferência. A atividade da hexoquinase foi aumentada em ambos os tecidos, diferentemente da enzima gliceraldeído-3-fosfato desidrogenase, que se elevou em córtex cerebral e se inibiu em cerebelo. A inibição de atividade enzimática foi observada também na piruvato-cinase e lactato desidrogenase. Os complexos II, II-III, IV e a succinato desidrogenase foram mensurados a fim de melhor esclarecer as alterações metabólicas identificadas. No entanto, observamos um aumento do complexo IV e succinato desidrogenase e uma inalteração do complexo II-III em ambos os tecidos. Portanto, nossos resultados sugerem uma suscetibilidade dos tecidos quanto à alta carga de β-alanina, apresentando distúrbios na homeostasia redox e energética. Sendo assim, os achados podem contribuir, em parte, com as alterações neurológicas encontradas em pacientes com β-alaninemia. / High concentrations of β-alanine may cause metabolic disorders and increase the production of reactive species in the region of redox and energetic homeostasis, as well as depletion of taurine levels and increased excretion of GABA. These changes lead to neurodevelopmental disorders, contributing to clinical manifestations. The accumulation of plasma β-alanine is known as β-alaninemia. In this work, we investigated the chronic effects of β-alanine overload in the cortex cerebral and cerebellum of Wistar rats. The animals were given intraperitoneal administration of β- alanine (300 mg/kg) or saline (0.85% NaCl) in the same volume (10 μl/kg body weight) twice a day at 12-hour intervals for 14 days. The results show that high plasma concentrations of β-alanine alters the cellular redox balance reflected by the increase of oxidation of dichlorofluorescine in cerebral cortex and cerebellum of Wistar rats. We observed the same result in the determination of the activity of the antioxidant enzymes glutathione peroxidase and superoxide dismutase, where there was an inhibition of the activities. The levels of total thiols were measured by the sulfhydryl determination technique, where we verified that each tissue presented differentiated levels, elevation in cerebral cortex and decrease in cerebellum. We also investigate the activities of phosphoryl transfer network enzymes. The activity of hexokinase was increased in both tissues, unlike the enzyme glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase, which was elevated in the cerebral cortex and inhibited in the cerebellum. Inhibition of enzymatic activity was also observed in pyruvate kinase and lactate dehydrogenase. Activities complexes II, II-III, IV and succinate dehydrogenase were measured in order to better clarify the identified metabolic aberrations. However, we observed an increase of the activity complex IV and succinate dehydrogenase and an unchanged II-III complex in both tissues. Therefore, our results suggest a susceptibility of tissues to the high β-alanine load, presenting disorders in redox and energetic homeostasis. Thus, the findings may contribute, in part, to the neurological findings found in patients with β-alaninemia.