A Doença do Xarope do Bordo (DXB) é uma desordem hereditária causada pela deficiência do complexo enzimático desidrogenase dos cetoácidos de cadeia ramificada, e como conseqüência ocorre o acúmulo dos aminoácidos de cadeia ramificada (AACR) leucina (Leu), isoleucina (Ile) e valina (Val), e seus respectivos cetoácidos α- cetoisocapróico (CIC), α-ceto-β-metilvalérico (CMV) e α-cetoisovalérico (CIV), que caracteriza a doença. Os pacientes afetados apresentam sintomas neurológicos graves, tais como convulsões, coma, retardo psicomotor e retardo mental. Entretanto, os mecanismos fisiopatológicos da doença ainda não estão esclarecidos. Em estudos anteriores, realizados em nosso laboratório, observamos que os α-cetoácidos de cadeia ramificada modificaram a fosforilação dos filamentos intermediários em córtex cerebral de ratos wistar em diferentes idades, alteraram a morfologia de células gliais e provocaram estresse oxidativo em células de glioma C6. Neste estudo, nós investigamos o efeito in vitro dos aminoácidos de cadeia ramificada, nas concentrações encontradas nos pacientes afetados por DXB, sobre a fosforilação dos filamentos intermediários de córtex cerebral de ratos durante o desenvolvimento. Fatias de córtex cerebral de ratos wistar de 9, 12,17 e 21 dias foram incubadas com os aminoácidos Leu, Ile e Val na presença de 32P-ortofosfato, a fração citoesquelética foi extraída e a radioatividade incorporada pelas subunidades dos filamentos intermediários foi medida. Os resultados obtidos não demonstraram alterações significativas no parâmetro estudado. Também foram realizados estudos morfológicos em cultura de células C6 através de microscopia de contraste de fase e técnicas de imunocitoquímica. As células foram incubadas por 3, 12 ou 24 horas na presença ou na ausência dos AACR. Os resultados demonstraram que os AACR alteraram a morfologia das células de redondas para fusiformes com a presença de vários processos de um modo dependente do tempo e do tipo de AACR. A imunocitoquímica com anticorpos anti-actina e anti-proteína glial fibrilar ácida (GFAP) demonstrou que estes metabólitos induziram uma reorganização do citoesqueleto. Além disso, observamos morte celular intensa na presença dos AACR. Por outro lado, verificamos que não houve alteração de fosforilação da proteína glial fibrilar ácida (GFAP) nas células C6, mas observamos que houve diminuição da glutationa e aumento da produção de óxido nítrico quando as células C6 foram incubadas por 3h com os AACR. Quando as células C6 foram tratadas com glutationa ou L-NAME e com os AACR estes antioxidantes foram capazes de prevenir as alterações metabólicas causadas por estes metabólitos, sugerindo o envolvimento do estresse oxidativo nas alterações causadas pelos AACR. Considerando que as células astrogliais são de fundamental importância para o desenvolvimento e o funcionamento do cérebro é provável que as alterações provocadas pelos AACR possam ter importantes conseqüências para a neurodegeneração característica dos pacientes portadores de DXB. / Maple syrup urine disease (MSUD) is a inherited disorder caused by a deficiency of the enzyme complex branched-chain α-keto acid dehydrogenase (BCKD), and consequently occurs the accumulation of branched-chain amino acids (BCAAs) leucine (Leu), isoleucina (Ile) and valine (Val), and theirs corresponding branched-chain α-keto acids (BCKAs) α-keto-isocaproic acid (KIC), α-keto-β-methyvaleric acid (CMV) and α- keto-isovaleric (KIV), that characterize the disease. Affected patients present severe neurological symptoms such as coma, psychomotor delay and mental retardation. However, the physiopathologic mechanisms are unknown. In previous studies carried through in our laboratory we observed that the BCKAs had modified the phosphorylation of the intermediate filaments (IF) in cerebral cortex of rats wistar in different ages. We also verified that these metabolites altered the morphology of glial cells and provoked oxidative stress in C6 cells. In this study, we investigate the in vitro effect of BCAAs, in the concentrations found in the patients affected with MSUD, on the phosphorylation of the IF from cerebral cortex of rats during development. Slices from cerebral cortex of wistar rats of 9, 12, 17 and 21 days were incubated with the amino acids Leu, Ile and Val in the presence of 32P-ortophosphate, the cytoskeleton fraction was extracted and the radioactivity incorporated into the subunits of the IF was measured. The results obtained do not demonstrate significant alterations in this studied parameter. We also performed morphologic studies in C6 cells through analyses of imunocitochemistry and phase contrast microscopy. The cells had been incubated for 3, 12 or 24 hours in the presence or the absence of the BCAAs. The results demonstrate that the BCAAs alter the morphology of the cells from rounded to fusiformes with the presence of some processes in a dependent way of the time and the type of BCAAs. The imunocitochemistry with anti-actin and antiglial fibrilary acid protein (GFAP) antibodies demonstrates that these metabolites induce a reorganization of cytoskeleton. Moreover, we observe intense cellular death in the presence of the BCAAs. On the other hand, we verify that it does not involve an alteration of the phosphorylation of GFAP in C6 cells. We also observe a reduction of glutathione and a increase of nitric oxide production when the cells were incubated for 3 hours with the BCAAs. When the C6 cells were treated with glutathione or L-NAME in the presence of the BCAAs these antioxidants were capable to prevent the metabolic alterations caused by these metabolites, suggesting the involvement of oxidative stress in the alterations caused by the BCAAs. Considering that the astroglials cells are have fundamental importance on the development and functioning of the brain it is feasible that the alterations provoked by the BCAAs have important consequences for the neurodegeneration characteristic of MSUD patients.

A Doença do Xarope do Bordo (DXB) é uma desordem hereditária causada pela deficiência do complexo enzimático desidrogenase dos cetoácidos de cadeia ramificada, e como conseqüência ocorre o acúmulo dos aminoácidos de cadeia ramificada (AACR) leucina (Leu), isoleucina (Ile) e valina (Val), e seus respectivos cetoácidos α- cetoisocapróico (CIC), α-ceto-β-metilvalérico (CMV) e α-cetoisovalérico (CIV), que caracteriza a doença. Os pacientes afetados apresentam sintomas neurológicos graves, tais como convulsões, coma, retardo psicomotor e retardo mental. Entretanto, os mecanismos fisiopatológicos da doença ainda não estão esclarecidos. Em estudos anteriores, realizados em nosso laboratório, observamos que os α-cetoácidos de cadeia ramificada modificaram a fosforilação dos filamentos intermediários em córtex cerebral de ratos wistar em diferentes idades, alteraram a morfologia de células gliais e provocaram estresse oxidativo em células de glioma C6. Neste estudo, nós investigamos o efeito in vitro dos aminoácidos de cadeia ramificada, nas concentrações encontradas nos pacientes afetados por DXB, sobre a fosforilação dos filamentos intermediários de córtex cerebral de ratos durante o desenvolvimento. Fatias de córtex cerebral de ratos wistar de 9, 12,17 e 21 dias foram incubadas com os aminoácidos Leu, Ile e Val na presença de 32P-ortofosfato, a fração citoesquelética foi extraída e a radioatividade incorporada pelas subunidades dos filamentos intermediários foi medida. Os resultados obtidos não demonstraram alterações significativas no parâmetro estudado. Também foram realizados estudos morfológicos em cultura de células C6 através de microscopia de contraste de fase e técnicas de imunocitoquímica. As células foram incubadas por 3, 12 ou 24 horas na presença ou na ausência dos AACR. Os resultados demonstraram que os AACR alteraram a morfologia das células de redondas para fusiformes com a presença de vários processos de um modo dependente do tempo e do tipo de AACR. A imunocitoquímica com anticorpos anti-actina e anti-proteína glial fibrilar ácida (GFAP) demonstrou que estes metabólitos induziram uma reorganização do citoesqueleto. Além disso, observamos morte celular intensa na presença dos AACR. Por outro lado, verificamos que não houve alteração de fosforilação da proteína glial fibrilar ácida (GFAP) nas células C6, mas observamos que houve diminuição da glutationa e aumento da produção de óxido nítrico quando as células C6 foram incubadas por 3h com os AACR. Quando as células C6 foram tratadas com glutationa ou L-NAME e com os AACR estes antioxidantes foram capazes de prevenir as alterações metabólicas causadas por estes metabólitos, sugerindo o envolvimento do estresse oxidativo nas alterações causadas pelos AACR. Considerando que as células astrogliais são de fundamental importância para o desenvolvimento e o funcionamento do cérebro é provável que as alterações provocadas pelos AACR possam ter importantes conseqüências para a neurodegeneração característica dos pacientes portadores de DXB. / Maple syrup urine disease (MSUD) is a inherited disorder caused by a deficiency of the enzyme complex branched-chain α-keto acid dehydrogenase (BCKD), and consequently occurs the accumulation of branched-chain amino acids (BCAAs) leucine (Leu), isoleucina (Ile) and valine (Val), and theirs corresponding branched-chain α-keto acids (BCKAs) α-keto-isocaproic acid (KIC), α-keto-β-methyvaleric acid (CMV) and α- keto-isovaleric (KIV), that characterize the disease. Affected patients present severe neurological symptoms such as coma, psychomotor delay and mental retardation. However, the physiopathologic mechanisms are unknown. In previous studies carried through in our laboratory we observed that the BCKAs had modified the phosphorylation of the intermediate filaments (IF) in cerebral cortex of rats wistar in different ages. We also verified that these metabolites altered the morphology of glial cells and provoked oxidative stress in C6 cells. In this study, we investigate the in vitro effect of BCAAs, in the concentrations found in the patients affected with MSUD, on the phosphorylation of the IF from cerebral cortex of rats during development. Slices from cerebral cortex of wistar rats of 9, 12, 17 and 21 days were incubated with the amino acids Leu, Ile and Val in the presence of 32P-ortophosphate, the cytoskeleton fraction was extracted and the radioactivity incorporated into the subunits of the IF was measured. The results obtained do not demonstrate significant alterations in this studied parameter. We also performed morphologic studies in C6 cells through analyses of imunocitochemistry and phase contrast microscopy. The cells had been incubated for 3, 12 or 24 hours in the presence or the absence of the BCAAs. The results demonstrate that the BCAAs alter the morphology of the cells from rounded to fusiformes with the presence of some processes in a dependent way of the time and the type of BCAAs. The imunocitochemistry with anti-actin and antiglial fibrilary acid protein (GFAP) antibodies demonstrates that these metabolites induce a reorganization of cytoskeleton. Moreover, we observe intense cellular death in the presence of the BCAAs. On the other hand, we verify that it does not involve an alteration of the phosphorylation of GFAP in C6 cells. We also observe a reduction of glutathione and a increase of nitric oxide production when the cells were incubated for 3 hours with the BCAAs. When the C6 cells were treated with glutathione or L-NAME in the presence of the BCAAs these antioxidants were capable to prevent the metabolic alterations caused by these metabolites, suggesting the involvement of oxidative stress in the alterations caused by the BCAAs. Considering that the astroglials cells are have fundamental importance on the development and functioning of the brain it is feasible that the alterations provoked by the BCAAs have important consequences for the neurodegeneration characteristic of MSUD patients.

A Doença do Xarope do Bordo (DXB) é uma desordem hereditária causada pela deficiência do complexo enzimático desidrogenase dos cetoácidos de cadeia ramificada, e como conseqüência ocorre o acúmulo dos aminoácidos de cadeia ramificada (AACR) leucina (Leu), isoleucina (Ile) e valina (Val), e seus respectivos cetoácidos α- cetoisocapróico (CIC), α-ceto-β-metilvalérico (CMV) e α-cetoisovalérico (CIV), que caracteriza a doença. Os pacientes afetados apresentam sintomas neurológicos graves, tais como convulsões, coma, retardo psicomotor e retardo mental. Entretanto, os mecanismos fisiopatológicos da doença ainda não estão esclarecidos. Em estudos anteriores, realizados em nosso laboratório, observamos que os α-cetoácidos de cadeia ramificada modificaram a fosforilação dos filamentos intermediários em córtex cerebral de ratos wistar em diferentes idades, alteraram a morfologia de células gliais e provocaram estresse oxidativo em células de glioma C6. Neste estudo, nós investigamos o efeito in vitro dos aminoácidos de cadeia ramificada, nas concentrações encontradas nos pacientes afetados por DXB, sobre a fosforilação dos filamentos intermediários de córtex cerebral de ratos durante o desenvolvimento. Fatias de córtex cerebral de ratos wistar de 9, 12,17 e 21 dias foram incubadas com os aminoácidos Leu, Ile e Val na presença de 32P-ortofosfato, a fração citoesquelética foi extraída e a radioatividade incorporada pelas subunidades dos filamentos intermediários foi medida. Os resultados obtidos não demonstraram alterações significativas no parâmetro estudado. Também foram realizados estudos morfológicos em cultura de células C6 através de microscopia de contraste de fase e técnicas de imunocitoquímica. As células foram incubadas por 3, 12 ou 24 horas na presença ou na ausência dos AACR. Os resultados demonstraram que os AACR alteraram a morfologia das células de redondas para fusiformes com a presença de vários processos de um modo dependente do tempo e do tipo de AACR. A imunocitoquímica com anticorpos anti-actina e anti-proteína glial fibrilar ácida (GFAP) demonstrou que estes metabólitos induziram uma reorganização do citoesqueleto. Além disso, observamos morte celular intensa na presença dos AACR. Por outro lado, verificamos que não houve alteração de fosforilação da proteína glial fibrilar ácida (GFAP) nas células C6, mas observamos que houve diminuição da glutationa e aumento da produção de óxido nítrico quando as células C6 foram incubadas por 3h com os AACR. Quando as células C6 foram tratadas com glutationa ou L-NAME e com os AACR estes antioxidantes foram capazes de prevenir as alterações metabólicas causadas por estes metabólitos, sugerindo o envolvimento do estresse oxidativo nas alterações causadas pelos AACR. Considerando que as células astrogliais são de fundamental importância para o desenvolvimento e o funcionamento do cérebro é provável que as alterações provocadas pelos AACR possam ter importantes conseqüências para a neurodegeneração característica dos pacientes portadores de DXB. / Maple syrup urine disease (MSUD) is a inherited disorder caused by a deficiency of the enzyme complex branched-chain α-keto acid dehydrogenase (BCKD), and consequently occurs the accumulation of branched-chain amino acids (BCAAs) leucine (Leu), isoleucina (Ile) and valine (Val), and theirs corresponding branched-chain α-keto acids (BCKAs) α-keto-isocaproic acid (KIC), α-keto-β-methyvaleric acid (CMV) and α- keto-isovaleric (KIV), that characterize the disease. Affected patients present severe neurological symptoms such as coma, psychomotor delay and mental retardation. However, the physiopathologic mechanisms are unknown. In previous studies carried through in our laboratory we observed that the BCKAs had modified the phosphorylation of the intermediate filaments (IF) in cerebral cortex of rats wistar in different ages. We also verified that these metabolites altered the morphology of glial cells and provoked oxidative stress in C6 cells. In this study, we investigate the in vitro effect of BCAAs, in the concentrations found in the patients affected with MSUD, on the phosphorylation of the IF from cerebral cortex of rats during development. Slices from cerebral cortex of wistar rats of 9, 12, 17 and 21 days were incubated with the amino acids Leu, Ile and Val in the presence of 32P-ortophosphate, the cytoskeleton fraction was extracted and the radioactivity incorporated into the subunits of the IF was measured. The results obtained do not demonstrate significant alterations in this studied parameter. We also performed morphologic studies in C6 cells through analyses of imunocitochemistry and phase contrast microscopy. The cells had been incubated for 3, 12 or 24 hours in the presence or the absence of the BCAAs. The results demonstrate that the BCAAs alter the morphology of the cells from rounded to fusiformes with the presence of some processes in a dependent way of the time and the type of BCAAs. The imunocitochemistry with anti-actin and antiglial fibrilary acid protein (GFAP) antibodies demonstrates that these metabolites induce a reorganization of cytoskeleton. Moreover, we observe intense cellular death in the presence of the BCAAs. On the other hand, we verify that it does not involve an alteration of the phosphorylation of GFAP in C6 cells. We also observe a reduction of glutathione and a increase of nitric oxide production when the cells were incubated for 3 hours with the BCAAs. When the C6 cells were treated with glutathione or L-NAME in the presence of the BCAAs these antioxidants were capable to prevent the metabolic alterations caused by these metabolites, suggesting the involvement of oxidative stress in the alterations caused by the BCAAs. Considering that the astroglials cells are have fundamental importance on the development and functioning of the brain it is feasible that the alterations provoked by the BCAAs have important consequences for the neurodegeneration characteristic of MSUD patients.

INTRODUÇÃO: O destreinamento físico está relacionado com alterações moleculares associadas à perda de massa muscular, rápido acréscimo da massa adiposa, ganho de peso e resistência à insulina. Estudos apontam que a restrição calórica reduz a gordura corporal, contudo, associada com a inatividade física, altera o metabolismo proteico acelerando o catabolismo muscular. Nesse sentido, estudos com suplementação de aminoácidos essenciais, em especial a leucina, observam aumento na síntese proteica e redução da degradação proteica em situações de restrição ou recuperação nutricional. Dessa forma sugere-se que a restrição calórica associada à suplementação com leucina poderia atenuar os efeitos desencadeados pelo destreinamento físico. OBJETIVO: Investigar a influência da suplementação crônica de leucina na via de sinalização da síntese proteica e degradação proteica no tecido muscular a partir de parâmetros moleculares em ratos destreinados, submetidos à restrição calórica. MÉTODOS: Foram utilizados 64 ratos Sprague-Dawley machos e adultos, inicialmente distribuídos em 2 grupos: Controle (CON) (n = 16) representados pelos animais sedentários, e Treinamento (TREIN) (n = 48) que foram submetidos ao treinamento em esteira ergométrica durante oito semanas. Após esse período, os animais foram redistribuído em 6 grupos: Sedentário (SED), Treinamento (TREIN), Destreinamento (DT), Destreinamento + Leucina (LEU), Destreinamento + Restrição Calórica (DTRC) e Destreinamento + Restrição Calórica + Leucina (DTRC + LEU). Foram analisados massa corporal, consumo da ração, composição corporal, sensibilidade a insulina bem como os marcadores de inflamação (IL-6; IL-10; MCP-1; TNF-α; 1L-1α; PAI-1; leptina; adponectina) e parâmetros moleculares como genes e proteínas envolvidas na via de sinalização da síntese protéica (mTOR, P-4EBP1, P-s6K1 e eIF4E); degradação proteica (MAFBx e MURF) além de transportadores de aminoácidos (LAT-1 e SNAT 2 e CD98). ESTATÍSTICA: Os valores foram expressos em média e desvio padrão. As comparações entre os grupos após o período de destreinamento físico foram avaliadas por meio de análise de variância (ANOVA), seguida do teste de Tukey. Em todas as análises foi considerado nível de significância de 5%. A análise estatística foi realizada no software SPSS versão 17.0. RESULTADOS: Em relação à composição corporal, foi observada diferença estatisticamente significativa na gordura corporal e massa livre de gordura entre os grupos DTRC e DTRC+LEU, em relação aos demais grupos experimentais. Porém não houve diferença estatística entre o DTRC e DTRC+LEU. No entanto não foi observada diferença estatisticamente significativa quando avaliado a proteína da carcaça. Em relação aos parâmetros moleculares, não foi observada diferença estatisticamente significativa entre os grupos, quando avaliada a expressão de proteínas relacionadas com a via de sinalização de síntese proteica (mTOR, P-4EBP1, P-s6K1 e eIF4E) e transportadores de leucina (LAT- 1;SNAT-2;CD(98). Quanto avaliada a expressão gênica da via de degradação, foi observada uma menor expressão do gene MURF quando suplementado com leucina, porém sem diferença estatisticamente significativa. CONCLUSÃO: A restrição calórica associada com a suplementação com leucina foi efetiva na redução da gordura corporal, e aumento da massa livre de gordura, porém não houve diferença estatisticamente significante entre os dois grupos DTRC e DTRC+LEU, tampouco quando avaliada a proteína da carcaça desses animais. Dessa forma, pode-se concluir que a suplementação crônica com leucina não reverteu os efeitos desencadeados pelo destreinamento físico, e, além disso, não foi suficiente para alterar os parâmetros moleculares envolvidos na via de sinalização de síntese e degradação proteica desses animais. / INTRODUCTION: Physical detraining is related to molecular changes associated with loss of muscle mass, rapid increase in fat mass, weight gain and insulin resistance. Studies show that caloric restriction reduces body fat; however, associated with physical inactivity, it alters protein metabolism accelerating muscle catabolism. Accordingly, studies with supplementation of essential amino acids, particularly leucine, observed increase in protein synthesis and reduced protein degradation in situation of nutritional restriction or recovery. Thus, it is suggested that caloric restriction associated with leucine supplementation could attenuate the effects triggered by physical detraining. OBJECTIVE: To investigate the influence of chronic leucine supplementation in the signaling pathway of protein synthesis and degradation in muscle tissue from molecular parameters in detrained rats, subjected to caloric restriction. METHODS: Sixty-four adult male and female Sprague-Dawley rats were used, initially divided into 2 groups: Control (CON) (n = 16) represented by sedentary animals, and Trained (TRAIN) (n = 48) who underwent treadmill training for eight weeks. After this period, the animals were re-distributed into 6 groups: Sedentary (SED), Trained (TRAIN), Detrained (DT), Detrained + Leucine (LEU), Detrained + Caloric Restriction (DTRC) and Detrained + Caloric Restriction + Leucine (DTRC + LEU). Body mass, food consumption, body composition, insulin sensitivity were analyzed, as well as inflammation markers (IL-6; IL-10; MCP-1; TNF-α; 1L-1α; PAI-1; leptin; adiponectin) and molecular parameters, such as genes and proteins involved in signaling pathways of protein synthesis (mTOR, P-4EBP1, P-s6K1 and eIF4E); protein degradation (MAFBx and MURF) and also amino acid transporters (LAT-1, SNAT 2 and CD98). STATISTICAL ANALYSIS: Values were expressed as mean and standard deviation. Analysis of variance (ANOVA) was used for comparisons between groups after physical detraining, followed by Tukey\'s test. A 5% significance level was considered in all analyses. Statistical analysis was performed using SPSS software, version 17.0. RESULTS: In relation to body composition, a statistically significant difference was observed in body fat and fat free mass between groups DTRC and DTRC+LEU, compared with other experimental groups. However, there was no statistical difference between groups DTRC and DTRC+LEU. Nevertheless, no statistically significant difference was found when carcass protein was assessed. In relation to molecular parameters, no statistically significant difference was observed between groups, when protein expression related to the signaling pathway of protein synthesis (mTOR, P-4EBP1, P-s6K1 and eIF4E) and leucine transporters (LAT-1;SNAT-2;CD(98) was assessed. When gene expression of the degradation pathway was investigated, a lower expression of gene MURF was found with leucine supplementation; however, this was not statistically different. CONCLUSION: Caloric restriction associated with leucine supplementation was effective in reducing body fat, and increasing fat free mass; however, no statistically significant difference was found between groups DTRC and DTRC+LEU, nor when carcass protein of these animals was assessed. Therefore, it was concluded that chronic leucine supplementation did not reverse the effects triggered by physical detraining and, in addition, it was not sufficient to change the molecular parameters involved in the signaling pathway of protein synthesis and degradation of these animals.

Tese de Doutorado apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Ciências da Saúde da Universidade do Extremo Sul Catarinense – UNESC, para obtenção do título de Doutora em Ciências da Saúde.

Dissertação de Mestrado apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Ciências da Saúde da Universidade do Extremo Sul Catarinense para obtenção do título de Mestre em Ciências da Saúde. / A doença da urina do xarope do bordo (DXB) é um distúrbio metabólico hereditário em que ocorre o acúmulo dos aminoácidos de cadeia ramificada (AACR) leucina, isoleucina e valina, e de seus α-cetoácidos de cadeia ramificada (CACR) α-cetoisocaproico, α-cetometilvalérico e α-cetoisovalérico. Pacientes com DXB podem apresentar, entre outros sintomas, prejuízo neurológico. No entanto, a fisiopatologia subjacente a este dano cerebral permanece pouco esclarecida. Muitas estratégias terapêuticas, incluindo antioxidantes, são estudadas na tentativa de contribuir para o tratamento destes pacientes. Neste contexto, os ácidos graxos (AG) da família ômega-3, conhecidos por atuarem na estrutura e manutenção do sistema nervoso central, estão sendo amplamente estudados e recomendados para gestantes. Adicionalmente ao seu papel estrutural, estes AG são utilizados por atuarem como anti-inflamatórios e antioxidantes. O objetivo do presente estudo foi investigar, mediante dois protocolos de administração, os efeitos do ômega-3 sobre o dano ao DNA, através do ensaio cometa, em hipocampo, estriado e córtex cerebral da prole de ratos com DXB. No primeiro protocolo, investigou-se a suplementação materna com ômega-3 (0,8 g/kg peso corporal) durante o período pré-natal e seus efeitos sobre a prole. No segundo protocolo, investigou-se o tratamento de ratos infantes com ômega-3 (0,1 g/kg peso corporal) no período pós-natal. O modelo crônico de DXB aplicado à prole foi induzido quimicamente pelo pool de AACR (15,8 μL/g peso corporal). Os resultados mostraram que a suplementação materna com ômega-3 durante o período pré-natal não preveniu os danos causados ao DNA no cérebro da prole com DXB. Por outro lado, quando o ômega-3 foi utilizado como tratamento pós-natal, esse reverteu os danos ao DNA nas estruturas cerebrais hipocampo, estriado e córtex dos ratos com DXB. De acordo com estes resultados, pode-se concluir que os metabólitos acumulados na DXB causam dano ao DNA e que o ômega-3 apresentou efeito protetor quando administrado no período pós-natal. Assim, sugere-se que o ômega-3 possa ser utilizado como um possível adjuvante ao tratamento da DXB.

Dissertação apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Ciências da Saúde da Universidade do Extremo Sul Catarinense – UNESC, para obtenção do título de Mestre em Ciências da Saúde. / A doença do xarope do bordo (DXB) é um erro inato do metabolismo causado pela deficiência na atividade do complexo da desidrogenase dos α cetoácidos de cadeia ramificada. Como consequência desse bloqueio ocorre o acúmulo dos aminoácidos de cadeia ramificada (AACR) leucina, isoleucina e valina, bem como seus αcetoácidos e α hidroxiácidos correspondentes. As principais características clínicas apresentadas pelos pacientes com DXB incluem cetoacidose convulsões, apnéia, hipoglicemia, coma, ataxia, retardo psicomotor e retardo mental, bem como edema generalizado e hipomielinização/desmielinização, como evidenciado por estudos de ressonância magnética do sistema nervoso central (SNC). No entanto, os mecanismos fisiopatológicos responsáveis pelos sintomas neurológicos apresentados pelos pacientes com DXB ainda são pouco conhecidos. No presente estudo investigou-se os efeitos da administração aguda de um pool de AACR sobre o imunoconteúdo de alguns marcadores envolvidos na morte celular por apoptose (Bax, Bcl-2, Bcl-xL, caspase 3 e caspase 8), para melhor compreender a fisiopatologia da disfunção neurológica presente nos pacientes com DXB. Ratos Wistar de 10 e 30 dias de vida receberam três administrações de um pool de AACR (15,8 µL/g de peso corporal), com intervalo de 1 hora entre as administrações, por via subcutânea (grupo teste). Os animais do grupo controle receberam três administrações de salina, com intervalo de 1 hora entre as administrações, por via subcutânea. Uma hora após a última administração, os ratos foram mortos por decapitação, o cérebro foi removido e o hipocampo e córtex cerebral foram isolados. A quantificação das proteínas Bax, Bcl-2, Bcl-xL e as caspases 3 e 8 foram mensuradas por Western blotting. Em ratos de 30 dias foi observado um aumento no imunoconteúdo do fator pró-apoptótico Bax e das caspases 3 e 8 no córtex cerebral, por outro lado, houve diminuição das caspases 3 e 8 concomitantemente com aumento dos fatores anti-apoptóticos Bcl-2 e Bcl-xL no hipocampo. Estes resultados sugerem que os AACR induzem apoptose, ativada pela via extrínseca, seguida da ativação da via intrínseca, no córtex cerebral, porém no hipocampo os parâmetros analisados não demonstram alterações. Os presentes resultados contribuem para explicar, pelo menos em parte, as sequelas neurológicas associadas às altas concentrações plasmáticas dos metabólitos acumulados na doença do xarope do bordo. / A doença do xarope do bordo (DXB) é um erro inato do metabolismo causado pela deficiência na atividade do complexo da desidrogenase dos α cetoácidos de cadeia ramificada. Como consequência desse bloqueio ocorre o acúmulo dos aminoácidos de cadeia ramificada (AACR) leucina, isoleucina e valina, bem como seus αcetoácidos e α hidroxiácidos correspondentes. As principais características clínicas apresentadas pelos pacientes com DXB incluem cetoacidose convulsões, apnéia, hipoglicemia, coma, ataxia, retardo psicomotor e retardo mental, bem como edema generalizado e hipomielinização/desmielinização, como evidenciado por estudos de ressonância magnética do sistema nervoso central (SNC). No entanto, os mecanismos fisiopatológicos responsáveis pelos sintomas neurológicos apresentados pelos pacientes com DXB ainda são pouco conhecidos. No presente estudo investigou-se os efeitos da administração aguda de um pool de AACR sobre o imunoconteúdo de alguns marcadores envolvidos na morte celular por apoptose (Bax, Bcl-2, Bcl-xL, caspase 3 e caspase 8), para melhor compreender a fisiopatologia da disfunção neurológica presente nos pacientes com DXB. Ratos Wistar de 10 e 30 dias de vida receberam três administrações de um pool de AACR (15,8 µL/g de peso corporal), com intervalo de 1 hora entre as administrações, por via subcutânea (grupo teste). Os animais do grupo controle receberam três administrações de salina, com intervalo de 1 hora entre as administrações, por via subcutânea. Uma hora após a última administração, os ratos foram mortos por decapitação, o cérebro foi removido e o hipocampo e córtex cerebral foram isolados. A quantificação das proteínas Bax, Bcl-2, Bcl-xL e as caspases 3 e 8 foram mensuradas por Western blotting. Em ratos de 30 dias foi observado um aumento no imunoconteúdo do fator pró-apoptótico Bax e das caspases 3 e 8 no córtex cerebral, por outro lado, houve diminuição das caspases 3 e 8 concomitantemente com aumento dos fatores anti-apoptóticos Bcl-2 e Bcl-xL no hipocampo. Estes resultados sugerem que os AACR induzem apoptose, ativada pela via extrínseca, seguida da ativação da via intrínseca, no córtex cerebral, porém no hipocampo os parâmetros analisados não demonstram alterações. Os presentes resultados contribuem para explicar, pelo menos em parte, as sequelas neurológicas associadas às altas concentrações plasmáticas dos metabólitos acumulados na doença do xarope do bordo.

Tese de Doutorado apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Ciências da Saúde da Universidade do Extremo Sul Catarinense – UNESC, para obtenção do título de Doutora em Ciências da Saúde. / The urine disease maple syrup (MSUD) is a metabolic disorder of autosomal recessive pattern and, if untreated, causes severe neurological impairments. The pathophysiology of neurological deterioration in DXB is poorly understood; however radiological changes are well characterized. The aim of this study was to investigate whether the branched chain amino acids (BCAA) interfere in the regulation of immune and inflammatory processes in the central nervous system and cause brain swelling and effects of responsible mechanisms, and to evaluate the effects of dexamethasone administration on changes caused by the BCAA. The results demonstrate that acute administration of BCAA in infants rats decreased IL-10 levels and increased IL-6 levels in the hippocampus, cerebral cortex, while there was increase in IL-1β levels of IL-6 and TNF-α. The BCAA administration in young rats did not alter cytokine levels in analyzed brain structures. On the other hand, after chronic administration there was decrease in IL-1β and IL-6 in the cerebral cortex, the hippocampus while there was a decrease in the levels of IL-6, IL-10 and IFN-γ. Therefore, we evaluated the effect of acute administration of BCAA on the water content, the activity of the Na +, K + -ATPase and the permeability of the blood-brain barrier (BBB) in the hippocampus and cerebral cortex of rats infants, and the influence of dexamethasone administration. The results demonstrate that acute administration of cerebral edema caused BCAA, with the increase of water content in the brain. It was also observed a decrease in activity of the Na +, K + -ATPase and an increase in the content of sodium fluorescein, suggesting increased BBB permeability to small molecules, in the hippocampus and cerebral cortex. The dexamethasone administration is capable of preventing cerebral edema, inhibition activity of the Na +, K + -ATPase and was able to maintain the sodium fluorescein content similar to the control group in these structures. Finally, we evaluated the effects of treatment with dexamethasone on the levels of pro inflammatory cytokines and anti-rat infants undergoing acute administration of BCAA. The results demonstrated that treatment with dexamethasone was able to prevent the increase in IL-1β and TNF-α levels in the cerebral cortex and increased IL-6 levels in the hippocampus and cerebral cortex. However, treatment with dexamethasone was unable to prevent a decrease in IL-10 levels caused by administration of BCAA. In conclusion, the results showed that the BCAA induce changes in the immune system in the brain of rats subjected to the experimental model. Coupled with inflammation installed on animals it has been demonstrated that the BCAA cause cerebral edema in rats infants, and these effects may be directly related to inhibition of Na+, K+-ATPase and with increasing BBB permeability, furthermore, it was observed that administration of dexamethasone reversed these effects. / A doença da urina do xarope do bordo (DXB) é um distúrbio metabólico de caráter autossômico recessivo e, quando não tratada, ocasiona graves sequelas neurológicas. A fisiopatologia da deterioração neurológica na DXB é pouco compreendida; porem as alterações radiológicas estão bem caracterizadas. O objetivo deste trabalho foi investigar se os aminoácidos de cadeia ramificada (AACR) interferem na regulação de processos imunológicos e inflamatórios no sistema nervoso central e causam edema cerebral bem como avaliar os mecanismos responsáveis por esse efeito e efeitos da administração de dexametasona sobre as alterações provocadas pelos AACR. Os resultados demonstraram que a administração aguda de AACR em ratos infantes diminuiu os níveis de IL-10 e aumentou os níveis de IL-6 no hipocampo, enquanto que no córtex cerebral houve aumento nos níveis de IL-1β, IL-6 e TNF-α. A administração de AACR em ratos jovens não alterou os níveis de citocinas nas estruturas cerebrais analisadas. Por outro lado, após a administração crônica houve diminuição nos níveis de IL-1β e IL-6 no córtex cerebral, enquanto que no hipocampo observou-se diminuição nos níveis de IL-6, IL-10 e IFN-γ. Logo, foi avaliado o efeito da administração aguda de AACR sobre o conteúdo de água, atividade da Na+,K+-ATPase e a permeabilidade da barreira hematoencefálica (BHE) no hipocampo e córtex cerebral de ratos infantes, e a influência da administração de dexametasona. Os resultados demonstraram que a administração aguda de AACR causou edema cerebral observado pelo aumento do teor de água no cérebro. Observou-se também uma diminuição na atividade da Na+,K+-ATPase e um aumento no conteúdo de fluoresceína de sódio, sugerindo aumento da permeabilidade da BHE a moléculas pequenas, no hipocampo e córtex cerebral. A administração de dexametrasona foi capaz de prevenir o edema cerebral, a inibição da atividade da Na+,K+-ATPase e foi capaz de manter o conteúdo de fluoresceína de sódio similar ao grupo controle nessas estruturas. Por fim, avaliou-se os efeitos do tratamento com dexametasona sobre os níveis de citocinas pró e anti-inflamatórias em ratos infantes submetidos à administração aguda de AACR. Os resultados demonstraram que o tratamento com dexametasona foi capaz de impedir o aumento nos níveis de IL-1β e TNF-α no córtex cerebral e aumentar os níveis de IL-6 no hipocampo e córtex cerebral. Entretanto, o tratamento com dexametasona não foi capaz de impedir a diminuição nos níveis de IL-10 causada pela administração de AACR. Em conclusão, os resultados demonstraram que os AACR induzem alterações no sistema imune no cérebro de ratos submetidos ao modelo experimental. Aliado ao processo inflamatório instalado nos animais demonstrou-se que os AACR causam edema cerebral em ratos infantes, e esses efeitos podem estar diretamente relacionados com a inibição da atividade da Na+,K+-ATPase e com o aumento da permeabilidade da BHE, além disso, foi observado que a administração de dexametasona reverteu estes efeitos.

INTRODUÇÃO: O destreinamento físico está relacionado com alterações moleculares associadas à perda de massa muscular, rápido acréscimo da massa adiposa, ganho de peso e resistência à insulina. Estudos apontam que a restrição calórica reduz a gordura corporal, contudo, associada com a inatividade física, altera o metabolismo proteico acelerando o catabolismo muscular. Nesse sentido, estudos com suplementação de aminoácidos essenciais, em especial a leucina, observam aumento na síntese proteica e redução da degradação proteica em situações de restrição ou recuperação nutricional. Dessa forma sugere-se que a restrição calórica associada à suplementação com leucina poderia atenuar os efeitos desencadeados pelo destreinamento físico. OBJETIVO: Investigar a influência da suplementação crônica de leucina na via de sinalização da síntese proteica e degradação proteica no tecido muscular a partir de parâmetros moleculares em ratos destreinados, submetidos à restrição calórica. MÉTODOS: Foram utilizados 64 ratos Sprague-Dawley machos e adultos, inicialmente distribuídos em 2 grupos: Controle (CON) (n = 16) representados pelos animais sedentários, e Treinamento (TREIN) (n = 48) que foram submetidos ao treinamento em esteira ergométrica durante oito semanas. Após esse período, os animais foram redistribuído em 6 grupos: Sedentário (SED), Treinamento (TREIN), Destreinamento (DT), Destreinamento + Leucina (LEU), Destreinamento + Restrição Calórica (DTRC) e Destreinamento + Restrição Calórica + Leucina (DTRC + LEU). Foram analisados massa corporal, consumo da ração, composição corporal, sensibilidade a insulina bem como os marcadores de inflamação (IL-6; IL-10; MCP-1; TNF-α; 1L-1α; PAI-1; leptina; adponectina) e parâmetros moleculares como genes e proteínas envolvidas na via de sinalização da síntese protéica (mTOR, P-4EBP1, P-s6K1 e eIF4E); degradação proteica (MAFBx e MURF) além de transportadores de aminoácidos (LAT-1 e SNAT 2 e CD98). ESTATÍSTICA: Os valores foram expressos em média e desvio padrão. As comparações entre os grupos após o período de destreinamento físico foram avaliadas por meio de análise de variância (ANOVA), seguida do teste de Tukey. Em todas as análises foi considerado nível de significância de 5%. A análise estatística foi realizada no software SPSS versão 17.0. RESULTADOS: Em relação à composição corporal, foi observada diferença estatisticamente significativa na gordura corporal e massa livre de gordura entre os grupos DTRC e DTRC+LEU, em relação aos demais grupos experimentais. Porém não houve diferença estatística entre o DTRC e DTRC+LEU. No entanto não foi observada diferença estatisticamente significativa quando avaliado a proteína da carcaça. Em relação aos parâmetros moleculares, não foi observada diferença estatisticamente significativa entre os grupos, quando avaliada a expressão de proteínas relacionadas com a via de sinalização de síntese proteica (mTOR, P-4EBP1, P-s6K1 e eIF4E) e transportadores de leucina (LAT- 1;SNAT-2;CD(98). Quanto avaliada a expressão gênica da via de degradação, foi observada uma menor expressão do gene MURF quando suplementado com leucina, porém sem diferença estatisticamente significativa. CONCLUSÃO: A restrição calórica associada com a suplementação com leucina foi efetiva na redução da gordura corporal, e aumento da massa livre de gordura, porém não houve diferença estatisticamente significante entre os dois grupos DTRC e DTRC+LEU, tampouco quando avaliada a proteína da carcaça desses animais. Dessa forma, pode-se concluir que a suplementação crônica com leucina não reverteu os efeitos desencadeados pelo destreinamento físico, e, além disso, não foi suficiente para alterar os parâmetros moleculares envolvidos na via de sinalização de síntese e degradação proteica desses animais. / INTRODUCTION: Physical detraining is related to molecular changes associated with loss of muscle mass, rapid increase in fat mass, weight gain and insulin resistance. Studies show that caloric restriction reduces body fat; however, associated with physical inactivity, it alters protein metabolism accelerating muscle catabolism. Accordingly, studies with supplementation of essential amino acids, particularly leucine, observed increase in protein synthesis and reduced protein degradation in situation of nutritional restriction or recovery. Thus, it is suggested that caloric restriction associated with leucine supplementation could attenuate the effects triggered by physical detraining. OBJECTIVE: To investigate the influence of chronic leucine supplementation in the signaling pathway of protein synthesis and degradation in muscle tissue from molecular parameters in detrained rats, subjected to caloric restriction. METHODS: Sixty-four adult male and female Sprague-Dawley rats were used, initially divided into 2 groups: Control (CON) (n = 16) represented by sedentary animals, and Trained (TRAIN) (n = 48) who underwent treadmill training for eight weeks. After this period, the animals were re-distributed into 6 groups: Sedentary (SED), Trained (TRAIN), Detrained (DT), Detrained + Leucine (LEU), Detrained + Caloric Restriction (DTRC) and Detrained + Caloric Restriction + Leucine (DTRC + LEU). Body mass, food consumption, body composition, insulin sensitivity were analyzed, as well as inflammation markers (IL-6; IL-10; MCP-1; TNF-α; 1L-1α; PAI-1; leptin; adiponectin) and molecular parameters, such as genes and proteins involved in signaling pathways of protein synthesis (mTOR, P-4EBP1, P-s6K1 and eIF4E); protein degradation (MAFBx and MURF) and also amino acid transporters (LAT-1, SNAT 2 and CD98). STATISTICAL ANALYSIS: Values were expressed as mean and standard deviation. Analysis of variance (ANOVA) was used for comparisons between groups after physical detraining, followed by Tukey\'s test. A 5% significance level was considered in all analyses. Statistical analysis was performed using SPSS software, version 17.0. RESULTS: In relation to body composition, a statistically significant difference was observed in body fat and fat free mass between groups DTRC and DTRC+LEU, compared with other experimental groups. However, there was no statistical difference between groups DTRC and DTRC+LEU. Nevertheless, no statistically significant difference was found when carcass protein was assessed. In relation to molecular parameters, no statistically significant difference was observed between groups, when protein expression related to the signaling pathway of protein synthesis (mTOR, P-4EBP1, P-s6K1 and eIF4E) and leucine transporters (LAT-1;SNAT-2;CD(98) was assessed. When gene expression of the degradation pathway was investigated, a lower expression of gene MURF was found with leucine supplementation; however, this was not statistically different. CONCLUSION: Caloric restriction associated with leucine supplementation was effective in reducing body fat, and increasing fat free mass; however, no statistically significant difference was found between groups DTRC and DTRC+LEU, nor when carcass protein of these animals was assessed. Therefore, it was concluded that chronic leucine supplementation did not reverse the effects triggered by physical detraining and, in addition, it was not sufficient to change the molecular parameters involved in the signaling pathway of protein synthesis and degradation of these animals.

Orientador: Fernando Gomes Romeiro / Resumo: Aminoácidos de cadeia ramificada aumentam a perfusão cerebral de pacientes com encefalopatia hepática (EH), mas o aminoácido responsável por esse aumento e os mecanismos envolvidos ainda não são conhecidos. Este estudo comparou a perfusão cerebral e a melhora clínica durante a suplementação de leucina ou isoleucina. Após a randomização, 27 indivíduos com cirrose e EH receberam suplementos de leucina ou isoleucina por um ano. Exames de tomografia computadorizada por emissão de fóton único (SPECT) e cintilografia cerebral dinâmica (DBS) foram realizados antes do estudo e após 1, 8 e 12 meses de suplementação. Apenas o grupo que recebeu isoleucina teve aumento da perfusão cerebral aos 8 meses de tratamento pelo exame de SPECT e pela cintilografia (p<0,001 e p = 0,05, respectivamente), também observado pelo SPECT aos 12 meses de suplementação (p < 0,05). O aumento do fluxo cerebral foi associado a melhora da EH aos 8 e 12 meses de suplementação (p=0,008 e 0,004, respectivamente), porém essa melhora não foi observada no grupo que recebeu leucina (p=0,313 e 0,055, respectivamente). A suplementação com isoleucina obteve melhor impacto na restauração da perfusão cerebral em pacientes com EH. / Abstract: Branched-chain amino acids increase the brain perfusion of patients with hepatic encephalopathy (HE), but the amino acid and the mechanisms involved are still unknown. This study compared brain perfusion and clinical improvement during leucine or isoleucine supplementation. After randomization, 27 subjects with cirrhosis and HE received leucine or isoleucine supplements for one year. Brain single photon emission computed tomography (SPECT) and dynamic brain scintigraphy (DBS) were performed pretreatment and at 1, 8 and 12 months of supplementation. Brain perfusion was increased only in the isoleucine group at 8 months of treatment by both SPECT and DBS (p<0.001 and p = 0.05, respectively) and by SPECT at the 12th month (p < 0.05). This was associated with hepatic encephalopathy improvement at 8 and 12 months (p=0.008 and 0.004, respectively), which was not observed in the leucine group (p=0.313 and 0.055, respectively). Isoleucine supplementation achieved a better impact on brain perfusion restoration in HE. / Doutor