Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Mercury is a metal without any biological function. The exposure to mercury in any of different chemical forms can induce toxic effects on living organisms. This toxicity is commonly attributed to the high affinity that this metal has for sulfhydryl groups (SH) and oxidative stress induction. Zinc is an essential metal important in many biochemical and cellular functions, and stands out among the compounds studied for preventing the damage caused by toxic metals such as mercury. Recently we verify the effectiveness of pre-treatment with zinc against the effects caused by mercury in rats sacrificed 24 hours after administration of the toxic metal. However, despite the zinc to prevent some alterations, many questions remain. Thus, we sought to evaluate the toxic effects of mercury in rats analyzed 12 and 48 hours after exposure, and the possible preventive effect of zinc. For this, Wistar rats were injected (s.c.) with 0.9% NaCl (saline) or ZnCl2 (27 mg/kg) and 24 hours later, saline or HgCl2 (5 mg/kg). The animals were sacrificed 12 or 48 hours after administration of mercury. We evaluated the activity of enzymes δ- aminolevulinic acid dehydratase and alanine aminotransferase, and levels of total and nonprotein thiols, ascorbic acid, urea and creatinine, besides analyze metal content in liver, kidney and blood. Body and organs weight were also evaluated. In animals sacrificed 12 hours after treatment with mercury was verified: decrease of ascorbic acid levels and increase of kidney weight, as well as accumulation of mercury and zinc in the kidneys and liver. The zinc pretreatment prevented completely the mercury effect on renal weight of these animals. In 48 hours after mercury exposure, these effects were observed: decrease of weight gain and increase of renal weight, increase of urea and creatinine levels, and reduction of the δ-ALA-D activity and kidney total thiols levels. Furthermore, the treatment with mercury increased levels of this metal in the kidneys and liver. Zinc partially prevented the changes in gain weight and creatinine levels. In conclusion, these results show that mercury caused different modifications in both periods studied and the zinc pretreatment prevented some of the parameters altered by mercury exposure. / O mercúrio é um metal sem qualquer função biológica. A exposição ao mercúrio em qualquer uma de suas diferentes formas químicas pode induzir efeitos tóxicos aos organismos vivos. Esta toxicidade é comumente atribuída à alta afinidade que esse metal possui por grupamentos sulfidrílicos (-SH) e a indução de estresse oxidativo. O zinco é um metal essencial importante em muitas funções bioquímicas e celulares, e destaca-se dentre os compostos estudados, pela prevenção dos danos causados por metais tóxicos como o mercúrio. Recentemente verificamos a eficácia do pré-tratamento com zinco contra os efeitos causados pelo mercúrio em ratas sacrificadas 24 horas após a administração do metal tóxico. Contudo, apesar do zinco prevenir algumas alterações, muitas questões permanecem. Assim, buscamos avaliar os efeitos tóxicos do mercúrio em ratas analisados 12 e 48 horas após a exposição, e o possível efeito preventivo do zinco. Para isso, ratas Wistar foram injetadas (s.c.) com NaCl 0,9% (salina) ou ZnCl2 (27 mg/kg) e 24 horas mais tarde, com salina ou HgCl2 (5 mg/kg). Os animais foram mortos 12 ou 48 horas após a administração de mercúrio. Avaliamos a atividade das enzimas δ-aminolevulinato desidratase e alanina aminotransferase, assim como níveis de tióis totais e não proteicos, níveis de ácido ascórbico, ureia e creatinina, além de analisarmos o conteúdo de metal em fígado, rins e sangue. O peso corporal e de órgãos também foram avaliados. Nos animais mortos 12 horas após o tratamento com mercúrio verificou-se: diminuição dos níveis de ácido ascórbico e aumento do peso renal, assim como acúmulo dos metais mercúrio e zinco em rins e fígado. O pré-tratamento com zinco preveniu totalmente o efeito do mercúrio sobre o peso renal. Em 48 horas após a exposição ao mercúrio, os efeitos observados foram: diminuição do ganho de peso e aumento do peso renal, aumento nos níveis de ureia e creatinina, e diminuição da atividade da δ-ALA-D e dos níveis de tióis totais renal. Ainda, o tratamento com mercúrio aumentou os níveis desse metal em rins e fígado. O zinco preveniu parcialmente as alterações no ganho de peso e nos níveis de creatinina. Em conclusão, estes resultados mostram que o mercúrio provocou diferentes modificações nos dois períodos estudados e que o pré-tratamento com zinco preveniu alguns dos parâmetros alterados pela exposição ao mercúrio.

ABSTRACT The porphyrias are a diverse group of metabolic disorders arising from diminished activity of enzymes in the heme biosynthetic pathway. They can present with acute neurovisceral symptoms, cutaneous symptoms, or both. The complexity of these disorders is demonstrated by the fact that some acute porphyria patients with the underlying genetic defect(s) are latent and asymptomatic while others present with severe symptoms. This indicates that there is at least one other risk factor required in addition to the genetic defect for symptom manifestation. A systematic review of the heme biosynthetic pathway highlighted the involvement of a number of micronutrient cofactors. An exhaustive review of the medical literature uncovered numerous reports of micronutrient deficiencies in the porphyrias as well as successful case reports of treatments with micronutrients. Many micronutrient deficiencies present with symptoms similar to those in porphyria, in particular vitamin B6. It is hypothesized that a vitamin B6 deficiency and related micronutrient deficiencies may play a major role in the pathogenesis of the acute porphyrias. In order to further investigate the porphyrias, a computational model of the heme biosynthetic pathway was developed based on kinetic parameters derived from a careful analysis of the literature. This model demonstrated aspects of normal heme biosynthesis and illustrated some of the disordered biochemistry of acute intermittent porphyria (AIP). The testing of this model highlighted the modifications necessary to develop a more comprehensive model with the potential to investigated hypotheses of the disordered biochemistry of the porphyrias as well as the discovery of new methods of treatment and symptom control. It is concluded that vitamin B6 deficiency might be the risk factor necessary in conjunction with the genetic defect to trigger porphyria symptoms.

5-Aminolevulinic acid synthase-1 (ALAS-1) is the first and normally rate-controlling enzyme for hepatic heme biosynthesis. ALAS-1 is highly inducible, especially in liver, in response to changes in nutritional status, and to drugs that induce cytochrome P-450. The critical biochemical abnormality of the acute porphyrias, a group of disorders of heme synthesis, is an uncontrolled up-regulation of ALAS-1. High intakes of glucose or other metabolizable sugars and intravenous heme are the cornerstones of therapy for acute attacks of porphyrias and both repress the over-expression ALAS-1, although their mechanisms of action have not been fully characterized. In this work, the chick hepatoma cell line, LMH, was characterized with respect to its usefulness in studies of heme biosynthesis and compared with chick embryo liver cells (CELCs), a widely used model for studies of heme metabolism. The inducibility of ALAS-1 mRNA and enzyme activity and accumulation of porphyrins by chemicals were used to evaluate heme biosynthesis in LMH cells. Repression of ALAS-1 mRNA and induced activity by exogenous heme (20 μM) was shown to occur in LMH cells as in CELCs. In addition, a synergistic induction of ALAS-1 enzyme activity was observed in LMH cells, as shown previously in CELCs, by treatment with a barbiturate-like chemical, Glutethimide (Glut), in combination with an inhibitor of heme synthesis, 4,6-dioxoheptanoic acid (DHA). This induction of ALAS-1 enzyme activity is analogous to what occurs in patients with acute hepatic porphyrias and LMH cells were used to further characterize effects of Glut, DHA, glucose, and heme on ALAS-1. A "glucose effect" to decrease Glut and DHA-induced ALAS-1 enzyme activity was obtained in LMH cells and CELCs in the absence of serum or hormones. This "glucose effect" was further characterized in LMH cells using a construct containing approximately 9.1 kb of chick ALAS-1 5'- flanking and 5' -UTR region attached to a luciferase/reporter gene (pGcALAS9.1-Luc). Glut (50 μM) and DHA (250 μM) synergistically induced luciferase activity (5-fold) in LMH cells transiently transfected with pGcALAS9.l-Luc. Addition of glucose (11 or 33 mM), in a dose-dependent manner, decreased the Glut+DHA up-regulation of pGcALAS9.1-Luc activity. Gluconeogenic or glycolytic substrates such as fructose, galactose, glycerol and lactate, but not the non-metabolizable sugar sorbitol, also down-regulated pGcALAS9.1-Luc in LMH cells. The cAMP analog 8-CPT-cAMP, augmented Glut induction of ALAS-1, indicating that the glucose effect may be partly mediated by changes in cAMP levels. The remaining studies focused on delineating the synergistic effect of Glut and DHA, and heme-dependent repression of ALAS-1. The 9.1 kb construct was compared with a construct containing the first 3.5 kb (pGcALAS3.5-Luc). The drug and heme effects were shown to be separate as drug induction was present in -3.4 to +0.082 kb region while the heme responsiveness was present in the -9.1 to -3.4 kb region. Using computer sequence analysis, several consensus activator protein-1 (AP-1) sites were found in the 9.1 kb ALAS-1 sequence but no consensus direct repeat (DR)-4 or DR-5 type recognition sequences for nuclear receptors were identified in the drug-responsive 3.5 kb region. Deletion constructs containing +0.082 to -7.6 kb (pGcALAS7.6-Luc) and +0.082 to -6.2 kb (pGcALAS6.3-Luc) cALAS 5'- flanking and 5' - UTR region were generated and tested and pGcALAS6.3-Luc was shown to have heme-dependent repression of basal and Glut and DHA-induced activity. A recently identified 167 bp chick ALAS-1 drug responsive enhancer (DRE) was PCR amplified and inserted upstream of the 9.1 kb (pGcALAS9.1+DRE), a 0.399 kb (+0.082 to -0.317) (pGcALAS0.3+DRE), and pGL3SV40 construct (pGL3SV40+DRE). DRE mediated the up-regulation of pGL3SV40+DRE construct by Glut was ~ 15-30 fold but interestingly only 3.2 and 3.7-fold for pGcALAS9.l +DRE and pGcALAS0.3+DRE constructs, respectively. In summary, in LMH cells drugs up-regulate ALAS-1 through non-DRE element(s) in the first 3.5 kb of ALAS-1 5'-flanking and 5'-UTR region and heme down-regulates ALAS-1 and determines the extent of the drug response through element(s) in the -6.3 to -3.5 kb region of ALAS-1 5'- flanking region.

Submitted by Marcos Anselmo (marcos.anselmo@unipampa.edu.br) on 2016-04-04T19:56:34Z No. of bitstreams: 1 Aryele Pinto Izaguirry.pdf: 1079082 bytes, checksum: 55e00f827b5ec4212e6829f225964fd8 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-04T19:56:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Aryele Pinto Izaguirry.pdf: 1079082 bytes, checksum: 55e00f827b5ec4212e6829f225964fd8 (MD5) Previous issue date: 2013-08-03 / O cádmio é um dos poluentes mais tóxicos, amplamente distribuído no meio ambiente. A exposição humana não-ocupacional ao cádmio resulta predominantemente da fumaça do cigarro, da poluição do ar e do consumo de alimentos e água contaminados por cádmio. Este metal apresenta uma baixa taxa de excreção no organismo e um elevado tempo de meia-vida biológico e por esta razão, o cádmio se acumula no sangue, rins e fígado, bem como nos órgãos reprodutivos, incluindo placenta, testículos e ovários. A exposição ao cádmio está fortemente associada com toxicidade reprodutiva em animais e humanos, culminando em infertilidade e câncer nos tecidos reprodutivos. A patogênese do dano ovariano e a redução da viabilidade folicular após exposição ao cádmio tem sido associada a danos oxidativos. Assim, compostos antioxidantes poderiam ser uma terapia alternativa frente a toxicidade do cádmio. Estudos tem sugerido que a ingestão de frutas e vegetais com propriedades antioxidantes podem ajudar na prevenção de várias doenças. A fruta mirtilo (Vaccinium ashei Reade) é uma das fontes mais ricas de antioxidantes fitoquímicos, entre frutas e legumes. Sendo assim, verificou-se o potencial antioxidante do extrato de mirtilo in vitro, o qual demonstrou atividade scavenger de espécies de reativas (ER) e radical DPPH. Este extrato apresentou elevado conteúdo de polifenóis (558,27 μg EAG/mL). Posteriormente, avaliou-se o efeito do extrato hidro-alcoólico de mirtilo sobre o dano ovariano induzido por exposição sub-crônica de camundongas ao cádmio. Os animais receberam CdCl2 (2,5 mg/Kg) por via subcutânea e extrato de mirtilo (2,5mg/Kg) por via oral por 3 semanas (5 dias por semana). Os animais foram eutanasiados 24 horas após a última administração, e os ovários foram removidos para determinar atividade das enzimas glutationa peroxidase (GPx), glutationa-S-transferase (GST), δ-aminolevulinato-desidratase δ-(ALA-D), 17 β-hidroxiesteróide desidrogenase (17β-HSD), determinação dos níveis de espécies reativas, quantificação de cádmio e avaliação da viabilidade folicular. Os resultados demonstraram que os animais que receberam cádmio apresentaram um aumento de 2 vezes nos níveis de espécies reativas, redução na atividade das enzimas δ-ALA-D e 17β-HSD (30 e 39% de redução, respectivamente) e uma redução de 69% da viabilidade folicular em comparação ao grupo controle. Nenhuma alteração foi observada na atividade das enzimas GPx e GST ovarianas. A terapia foi eficaz em restaurar os níveis de ER, a atividade da δ-ALA-D e melhorou parcialmente a viabilidade folicular alterada pela exposição sub-crônica ao cádmio. No entanto, esta terapia não foi capaz de restaurar a atividade 17β-HSD, o que sugere que o efeito protetor do mirtilo não está relacionado com a atividade hormonal. Desta forma, verificou-se que o cádmio se acumula em ovários de camundongas após exposição subcrônica causando dano neste tecido e o extrato hidroalcoólico de mirtilo apresenta propriedades antioxidantes que poderiam proteger, ao menos em parte, o tecido ovariano dos efeitos tóxicos do cádmio. / Cadmium is one of the most toxic pollutants which is widely distributed in the environment. Non-occupational human exposure to cadmium predominantly results from cigarette smoke, air pollution and consumption of cadmium contaminated foods and water. This metal presents a low rate of excretion from the body and a long biological half-life and for this reason cadmium accumulates over time in blood, kidney, and liver as well as in the reproductive organs, including the placenta, testis, and ovaries. Cadmium exposure is strongly associated with reproductive toxicity in both animal and human populations culminating in infertility and cancers in reproductive tissues. The pathogenesis of ovarian damage and reduction of follicle viability following cadmium exposure is generally ascribed to oxidative damage. Thus, antioxidant compounds could be an alternative therapy against cadmium toxicity. Emergent evidences suggest that eating more fruits and vegetables with antioxidant properties could help in preventing of several diseases. The blueberry (Vaccinium ashei Reade) fruit is one of the richest sources of antioxidant phytochemicals among fruits and vegetables. This way, we verified the in vitro antioxidant potential of the blueberry extract, which demonstrated a significant DPPH radical and reactive species (RS) scavenger activities. This extract showed high total polyphenol content (558.27 μg GAE/mL). After, this study evaluated the protective role of hydro-alcoholic extract of blueberry on the follicular viability and ovarian oxidative damage induced by sub-chronic cadmium exposure in mice. Mice received CdCl2 (2.5 mg / kg) subcutaneously and blueberry extract (2.5 mg/ kg) orally for 3 weeks (5 days weekly). Animals were euthanized after 24 hours the last administration, and ovaries were removed to determinate the glutathione peroxidase (GPx), glutathione-S-transferase (GST), δ-aminolevulinate dehydratase (δ-ALA-D) and 17 β-dehydrogenase hydroxysteroide (17β-HSD) enzymatic activities, RS levels, cadmium content and the follicles viability. The results demonstrated that animals cadmium-exposed presented a enhance of 2-folds on reactive species levels, reduction in δ-ALA-D and 17β-HSD activities (30 and 39% of reduction, respectively) as well as a decrease around 69% on follicular viability when compared with control group. No alteration was observed on ovarian GPx and GST activities. The therapy was effective in restoring RS levels, δ-ALA-D activity and partially improves the follicles viability altered by sub-chronic cadmium exposure. However, this therapy was not able to restore 17β-HSD activity, which suggest that the protective effect of blueberry is not related to hormonal activity. Thus, we verified that cadmium accumulates in mice ovary after sub-chronic exposure causing damage on this tissue and blueberry hydro-alcoholic extract presents antioxidant properties that could protect, at least in part, ovarian tissue from cadmium toxic effect.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The use of medicinal plants for the treatment and prevention of disease is a common practice, despite their effects are few studied scientifically. Solanum guaraniticum, also known as false jurubeba, is a medicinal plant widely distributed in Rio Grande do Sul and used for the treatment of gastric and hepatic disorders. Similarly, Syzygium jambos has its leaves, seeds and fruits used for the treatment of diabetes mellitus. Therefore, considering the popularity of the species mentioned above and the lack of data on their pharmacological and toxicological profiles, the aim of this study was to evaluate the effect of leaf extracts of S. jambos and S. guaraniticum on biochemical and oxidative stress parameters in in vitro and in vivo models.The extracts showed vitamin C and phenolic compounds, among which were identified gallic, chlorogenic and ellagic acids, catechin, epicatechin, rutin, quercitrin, isoquercitrin, quercetin and kaempferol in both extracts and caffeic acid only in S. jambos extract. In models of oxidative stress induction, both extracts exhibited anti-hemolytic effect on human erythrocytes and were capable of decrease the process of lipid peroxidation, and this last effect was also observed in kidney, liver and brain tissues of rats, in vitro. In these tissues, both extracts were also able to protect the thiol groups. The extracts showed H2O2 and NO scavenging ability, Fe2+ chelating activity and reducing capacity, proving its antioxidant action. In all assays, the extract of S. jambos was more potent as an antioxidant and also showed tiol-peroxidase - like activity. We observed an inhibition of the activity of δ-aminolevulinic acid dehydratase (δ-ALA-D) in human erythrocytes by both extracts, and the S. guaraniticum was more potent in this assay. It is possible to suggest an involvement of zinc ions of the active site of this enzyme in this inhibition mechanism. The extract of S. guaraniticum administered in vivo, was not able to cause changes in the activity of the enzyme δ-ALA-D, as well as enzymes acetilcholinesterase and N-acetyl-b-D-glucosaminidase. The Artemia salina lethality test showed that both extracts are biologically active. In lymphocytes, in vitro, the extract of S. jambos altered mitochondrial activity and inhibit AChE activity, suggesting an immunomodulatory effect, while the extract of S. guaranticium shows cytotoxic effects. In the acute toxicity evaluation of the extract of S. guaraniticum was possible to identify that the LD50 is greater than 5000 mg/kg and, therefore, this extract can be considered non-toxic for human consumption. Furthermore, although the animals did not show significant bodily, hematological and biochemical changes, the treatment with the extract of S. guaraniticum was able to cause an alteration in the open field test. The reduction in the number of crossing and rearing may indicate a depressant effect, which seems to be delayed and short-lasting. Therefore, the vegetal species studied can be recognized as sources of natural antioxidants and have prospective use in preventive medicine against oxidative stress related diseases, although its popular use should be done with caution until further studies regarding the toxicological profile of the extracts is performed. / O uso de plantas medicinais no tratamento e prevenção de doenças é pratica comum, apesar de poucas terem seus efeitos estudados cientificamente. A Solanum guaraniticum, conhecida também como falsa jurubeba, é uma planta amplamente distribuída no Rio Grande do Sul e utilizada para o tratamento de distúrbios gástricos e hepáticos. Já o Syzygium jambos,conhecido popularmente como jambolão , tem suas folhas, sementes e frutos utilizados para o tratamento do diabetes mellitus. Assim, considerando a popularidade das espécies acima citadas e a escassez de dados sobre os seus perfis farmacológico e toxicológico, o objetivo desse estudo foi avaliar o efeito dos extratos de folhas de S. jambos e S. guaraniticum sobre parâmetros bioquímicos e de estresse oxidativo em modelos in vitro e in vivo. Os extratos apresentaram vitamina C e compostos fenólicos, dentre os quais foram identificados: ácido gálico, elágico e clorogênico, catequina e epicatequina, rutina, quercitina quercitrina, isoquercitrina e canferol em ambos os extratos, e ácido cafeico somente no extrato de S. jambos. Em modelos de indução de estresse oxidativo, os extratos apresentaram efeito anti-hemolítico em eritrócitos humanos, e foram capazes de diminuir o processo de lipoperoxidação, efeito também observado em tecido renal, cerebral e hepático de ratos, in vitro. Nesses tecidos, ambos os extratos também foram capazes de proteger os grupos tióis. Os extratos apresentaram capacidade removedora de H2O2 e NO, atividade quelante de íons Fe2+ e capacidade redutora, comprovando sua ação antioxidante. Em todos os testes realizados, o extrato de S. jambos se mostrou mais potente como antioxidante e ainda apresentou atividade mimética às enzimas tiolperoxidades. Observou-se uma inibição da atividade da δ-aminolevulinato desidratase (δ-ALA-D) em eritrócitos humanos por ambos os extratos, sendo que o de S. guaraniticum foi mais potente nesses ensaios. É possível sugerir um envolvimento dos íons zinco do sítio ativo da enzima nesse mecanismo de inibição. O extrato de S. guaraniticum administrado in vivo, não foi capaz de provocar alterações na atividade da enzima δ-ALA-D, assim como nas enzimas aceticolinesterase (AChE) e N-acetyl-b-D-glucosaminidase. O teste de letalidade da Artemia salina demonstrou que ambos os extratos são bilogicamente ativos. Em linfócitos, in vitro, o extrato de S. jambos alterou a atividade mitocondrial e inibiu a atividade da AChE, sugerindo um efeito imunomodulatório enquanto que o extrato de S. guaranticium apresentou efeitos citotóxicos. Na avaliação da toxicidade aguda do extrato de S. guaraniticum foi possível identificar que a DL50 é superior a 5000 mg/kg e, portanto, esse extrato pode ser considerado não tóxico para o consumo humano. Além disso, apesar de os animais não terem apresentado alterações corporais, hematológicas e bioquímicas significativas, o tratamento com o extrato de S. guaraniticum foi capaz de causar uma alteração no teste do campo aberto. A redução no número de cruzamentos e levantadas pode indicar um efeito depressor, que parece ser tardio e não permanente. Portanto, as espécies vegetais estudadas podem ser reconhecidas como fonte de antioxidantes naturais e tem uso prospectivo na medicina preventiva contra doenças relacionadas ao estresse oxidativo, mas seu uso popular deve ser feito com cautela até que uma maior investigação em relação ao perfil toxicológico dos extratos seja realizada.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Lead is a heavy metal that accumulates primarily in kidney, where exerts its nephrotoxic effects. Several studies suggest that the oxidative stress is an important molecular mechanism for the toxic effects of lead in kidney and in other organs. Cytosolic thioredoxin reductase (TrxR1) is a selenoflavoprotein involved in many processes modulating intracellular reactive oxygen species levels. The aims of this study were to evaluate the effects of acute and chronic exposure to lead acetate on renal TrxR1 activity and on other oxidative stress parameters (d-aminolevulinic acid dehydratase activity, glutathione Stransferase, non-protein thiol groups, lipid peroxidation, and antioxidant enzymes in kidneys), as well as on plasmatic indicators of renal function (creatinine, uric acid and phosphate) in rats. In acute exposure, rats received a single intraperitoneal injection of 25 or 50 mg/kg lead acetate and were killed 6, 24 or 48 h later. In chronic exposure, rats received a daily intraperitoneal injection of lead acetate (5 or 25 mg/kg) during 30 days and were killed at 31st day. In our study, acute exposure to 25 mg/kg lead acetate increased superoxide dismutase (SOD) and TrxR-1 activity (after 6, 24, and 48 h), while exposure to 50 mg/kg lead acetate increased catalase (CAT) activity (after 48h) and inhibited d-aminolevulinic acid dehydratase (δ-ALA-D) activity (after 6, 24, and 48 hs) in kidneys (P < 0.05). Chronic exposure to 5 mg/kg lead acetate inhibited δ-ALA-D and increased glutathione S-transferase (GST), non protein sulfhydryl groups (NPSH), CAT, TrxR-1, and uric acid plasma levels, while exposure to 25 mg/kg lead acetate reduced body weight and δ -ALA-D, but increased GST, NPSH, and uric acid plasma levels (P < 0.05). No changes were observed in thiobarbituric acid reactive substances, glutathione peroxidase, creatinine or inorganic phosphate levels after either acute or chronic exposure. In conclusion, lead exposure caused a marked increase in the TrxR1 activity in the kidney of rats and this change may be an early indicator of acute exposure to low lead doses. However, further studies are needed to clarify the biological meaning of this induction as well as the mechanism involved in such effect. / O chumbo é um metal pesado que acumula-se preferencialmente nos rins, onde exerce seus efeitos nefrotóxicos. Muitos estudos sugerem que o estresse oxidativo seja um importante mecanismo molecular para os efeitos tóxicos do chumbo no rim e em outros órgãos. A tioredoxina redutase citosólica (TrxR1) é uma selenoflavoproteína envolvida em muitos processos reguladores dos níveis intracelulares de espécies reativas de oxigênio. Os objetivos deste estudo foram avaliar os efeitos da exposição aguda e crônica ao acetato de chumbo sobre a atividade da TrxR1 renal e sobre outros parâmetros de estresse oxidativo (atividade da δ-aminolevulinato desidratase, glutationa S-transferase, grupos tiólicos nãoprotéicos, peroxidação lipídica e enzimas antioxidantes nos rins), bem como sobre os indicadores plasmáticos da função renal (creatinina, ácido úrico e fosfato) em ratos. Na exposição aguda, os ratos receberam uma única injeção intraperitoneal de 25 ou 50 mg/kg de acetato de chumbo e foram mortos 6, 24 ou 48 horas mais tarde. Na exposição crônica, os ratos receberam uma injeção intraperitoneal diária de acetato de chumbo (5 ou 25 mg/kg) durante 30 dias e foram mortos no 31° dia. Em nosso estudo, a exposição aguda a 25 mg/kg de acetato de chumbo aumentou a atividade da superóxido dismutase (SOD) e da TrxR1 (após 6, 24 e 48 h), enquanto que a exposição a 50 mg/kg de acetato de chumbo aumentou a atividade da catalase (CAT) (após 48 h) e inibiu a atividade da δ-aminolevulinato desidratase (δ-ALA-D) (após 6, 24, 48 h) nos rins (p<0,05). A exposição crônica a 5 mg/kg de acetato de chumbo inibiu a δ-ALA-D e aumentou a glutationa S-transferase (GST), níveis de grupos tiólicos não-protéicos (SHNP), CAT, TrxR1 e níveis plasmáticos de ácido úrico (p<0,05), enquanto que a exposição a 25 mg/kg de acetato de chumbo reduziu o peso corporal e a δ-ALA-D, mas aumentou a GST, SHNP e os níveis plasmáticos de ácido de ácido úrico (p<0,05). Não houve alterações nos níveis de substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBARS), na atividade da glutationa peroxidase (GPx) e nos níveis plasmáticos de creatinina e fosfato inorgânico tanto após a exposição aguda como após a exposição crônica. Conclui-se que a exposição ao chumbo causou um aumento significativo na atividade da TrxR1 renal de ratos e esta alteração pode ser um indicador primário da exposição aguda a baixas doses de chumbo. Entretanto, será necessária a realização de mais estudos para elucidar o significado biológico desta indução, bem como o mecanismo envolvido em tal efeito.

Streptomyces bacteria are well-known producents of many bioactive metabolites. Its secondary metabolism is a source of many important groups of active compounds that are recently investigated by means of many new methods based on bioinformatic analyses of genome data, modern LC-MS techniques, and metabolic modeling methods. This thesis originates from the genetic screening for a specific gene (als) for cyclizing 5-aminolevulinate synthase. Based on earlier studies, we consider this gene as a genetic tag of the producers of secondary metabolites containing the C5N unit (2-amino-3-hydroxycyklopent- 2-enon). Such metabolites include several groups with variable structures and biological activities, which include manumycins as well. Manumycins are small polyketides with a weak antibiotic aktivity, especially against gram-positive bacteria. However, its cancerostatic and anti-inflammatory effects are of greater importance. Streptomyces monomycini BCCO10 1552 and Streptomyces capoamus BCCO10 1636 strains were found positive for the presence of the als gene in the targeted genetic screening. By the als phylogeny, they cluster near the producents of manumycin compounds. This thesis aimed to determine whether these new natural isolates produce any compounds containing C5N unit, and to characterize them in...

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Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Mercury is a heavy metal toxic for any living tissue, being kidneys the first target for the inorganic form. Oxidative stress has been pointed as an important molecular mechanism for kidney injury in inorganic mercury poisoning and the interaction of the metal with endogenous thiol-containing molecules, such as δ-aminolevulinate desidratase (δ-ALA-D), seems to contribute to this process. Lycopene and astaxanthin are plentiful carotenoids in tomatoes and algaes and seafoods, respectively. They have been widely studied because of their large antioxidant properties. This work evaluated the ability of lycopene and astaxanthin to prevent HgCl2 toxicity, assessing parameters like δ-ALA-D and glutathione S-transferase (GST) activities, non-protein sulfhydrylic groups content (NPSH), production of thiobarbituric acid reactive substances (TBARS) and activities of antioxidant enzymes like superoxide dismutase (SOD), glutathione peroxidase (GSH-Px), and catalase (CAT), besides creatinine and uric acid plasma levels and histopathological analyses. Adult Wistar rats received lycopene or astaxanthin, by gavage, on doses of 0, 10, 25, or 50 mg/kg, six hours prior to the administration of 0 or 5 mg/kg HgCl2, yielding 8 experimental groups. After twelve hours of exposure to HgCl2 animals were killed. HgCl2 inhibited renal δ-ALA-D activity and increased TBARS levels in kidney and creatinine levels in plasma along with renal tubular necrosis. Lycopene prevented HgCl2-induced inhibition of δ-ALA-D activity and increase of lipid peroxidation in kidney, but not the increase in plasma creatinine levels or renal tubular necrosis caused by HgCl2. Although astaxanthin have not prevented HgCl2-induced inhibition of δ-ALA-D and increase in plasma creatinine levels, this carotenoid prevented lipid peroxidation and attenuated renal tubular necrosis caused by HgCl2. GPx and CAT activities were enhanced, while SOD activity was depressed, in mercury-treated rats when compared to control and these effects were prevented by some lycopene doses and by all astaxanthin doses evaluated. Some doses of lycopene negativelly affected antioxidant enzymes activities per se and the mechanism involved in this response has not been elucidated yet. Neither HgCl2 nor carotenoids treatment changed the content of NPSH groups or GST activity in kidney or uric acid levels in plasma. Our results indicate that although lycopene and astaxanthin did not prevent HgCl2-induced creatinine increase in plasma, changes in the activity of antioxidant enzymes might be limited by the use of these car / O mercúrio é um metal pesado com toxicidade comprovada, capaz de causar danos em qualquer tecido com o qual tenha contato, sendo o rim o principal alvo para sua forma inorgânica. O estresse oxidativo tem sido apontado como um importante mecanismo molecular para a injúria renal induzida por mercúrio inorgânico e a interação desse metal com moléculas contendo grupos sulfidrílicos, tais como a enzima δ-aminolevulinato desidratase (δ-ALA-D), parece contribuir para esse processo. Licopeno e astaxantina são carotenóides abundantes em tomates e em algas e frutos do mar, respectivamente. Ambos têm sido amplamente estudados por suas propriedades antioxidantes. No presente estudo foi avaliado o efeito do licopeno e da astaxantina sobre a toxicidade do HgCl2 em rins de ratos, utilizando-se como parâmetros a atividade das enzimas δ-ALA-D e glutationa Stransferase (GST), quantidade de grupos sulfidrílicos não protéicos (NPSH), produção de substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBARS), atividade das enzimas antioxidantes superóxido dismutase (SOD), glutationa peroxidase (GSH-Px) e catalase (CAT), além dos níveis plasmáticos de creatinina e ácido úrico e análise histopatológica. Ratos Wistar adultos receberam, por gavage, licopeno ou astaxantina nas doses de 0, 10, 25 ou 50 mg/kg, seis horas antes de receberem uma injeção subcutânea de HgCl2 (0 ou 5 mg/kg), resultando assim, em 8 grupos experimentais. Após doze horas da exposição ao HgCl2, os animais foram sacrificados. O HgCl2 inibiu a δ-ALA-D renal, aumentou a produção de TBARS e níveis plasmáticos de creatinina, além de causar necrose tubular. O licopeno preveniu a inibição da δ-ALA-D e a peroxidação lipídica, mas não preveniu o aumento de creatinina no plasma nem a ocorrência de necrose tubular induzidos pelo HgCl2. Embora a astaxantina não tenha prevenido a inibição da δ-ALA-D e o aumento nos níveis plasmáticos de creatinina, este carotenóide preveniu a ocorrência da peroxidação lipídica e atenuou a necrose tubular causada pelo HgCl2. As atividades das enzimas GSH-Px e CAT aumentaram, enquanto a atividade da SOD diminuiu nos animais tratados com HgCl2 e esses efeitos foram prevenidos por algumas doses de licopeno e por todas as doses de astaxantina avaliadas. Algumas doses de licopeno tiveram efeito negativo sobre as enzimas antioxidantes per se e o mecanismo envolvido nessa resposta ainda não foi elucidado. O tratamento com HgCl2 ou carotenóides não alterou o conteúdo de NPSH ou a atividade da GST no tecido renal, nem os níveis plasmáticos de ácido úrico. Os resultados indicam que embora licopeno e astaxantina não tenham prevenido o aumento nos níveis plasmáticos de creatinina induzido por HgCl2, as alterações nas enzimas antioxidantes podem ser limitadas pelo uso destes carotenóides.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Diabetes mellitus (DM) is a disorder of the metabolism of carbohydrates, lipids and proteins characterized by hyperglycemia, which in type 2 diabetes (T2DM) involves the production deficiency and / or insulin action. Diabetic subjects exhibit high levels of oxidative stress due to chronic and persistent hyperglycemia, which impairs the activity of the antioxidant defense system and promotes the generation of free radicals. This level of oxidative stress can cause renal, neurological, ocular and cardiovascular complications, such as systemic arterial hypertension (HAS). The enzyme δ-aminolevulinate dehydratase (δ-ALA-D) is a sulfhydryl enzyme, which participates in the synthesis of pyrrole compounds and has been linked to several diseases, including DM. The aim of this study was to evaluate the oxidative status of patients with DM2 and its relationship with the activity of the enzyme δ-ALA-D, lipid profile, body fat distribution besides the role of hypertension in the parameters analyzed. The results showed a decreased activity of the enzyme δ-ALA-D as well as an increase in its reactivation index in patients (n = 63) compared to controls (n = 63). It was also observed, in the T2DM group, an increased level of thiobarbituric acid reactive species (TBARS) and a smaller amount of antioxidants as vitamin C plasma protein thiol groups (P-SH) in plasma and nonprotein (NP-SH) in erythrocytes, as well as a reduction in activity of the enzyme catalase in erythrocytes. Patients who had DM2 plus hypertension (n = 30) showed a more pronounced decrease in the activity of δ-ALA-D than patients with type 2 diabetes only (n = 23) compared to healthy subjects (n = 30), along with an increased rate of reactivation. Also, patients DM2/HAS showed a greater depletion of NP-SH. Correlations among activity of δ-ALA-D and its reactivation index with oxidative stress markers, such as NP-SH and carbonyl groups, as well as lipid profile of patients were also observed. Further, correlations were found between the level of TBARS and triglycerides, as well as between vitamin C, plasma glucose and HbA1c as well as P-SH and body mass index. Therefore, patients with DM2 have changes in lipid profile and body fat distribution, and a situation of oxidative stress that can lead to changes in key molecules as the enzyme δ-ALA-D. This enzyme was effective in reflecting the level of oxidative stress of patients can be considered an interesting biomarker for assessment of damage in chronic metabolic processes such as DM. Furthermore, hypertension appears to be a synergistic factor to the metabolic condition of patients with type 2 diabetes, contributing to the development of its complications. / O Diabetes mellitus (DM) é uma desordem do metabolismo de carboidratos, lipídeos e proteínas caracterizado pela hiperglicemia, que no tipo 2 da doença (DM2) envolve a deficiência da produção e/ou ação da insulina. Indivíduos diabéticos exibem alto nível de estresse oxidativo devido à hiperglicemia crônica e persistente, que prejudica a atividade do sistema de defesa antioxidante e promove a geração de radicais livres. Esse nível de estresse oxidativo pode acarretar complicações renais, neurológicas, oculares e cardiovasculares, como a hipertensão arterial sistêmica (HAS). A enzima δ-Aminolevulinato desidratase (δ-ALA-D) é uma enzima sulfidrílica, que participa da síntese de compostos pirrólicos e vem sendo relacionada a diversas patologias, inclusive o DM. O objetivo deste estudo foi avaliar o status oxidativo de pacientes portadores de DM2 e sua relação com a atividade da enzima δ-ALA-D, perfil lipídico, distribuição de gordura corporal assim como o papel da HAS nos parâmetros analisados. Os resultados demonstraram uma diminuição da atividade da enzima δ-ALA-D assim como um aumento de seu índice de reativação nos pacientes (n=63) em relação aos controles (n=63). Observou-se também, no grupo DM2, um aumentado índice de espécies reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBARS) e uma menor quantidade de antioxidantes como vitamina C plasmática, grupamentos tióis protéicos (PSH) em plasma e não protéicos (NP-SH) em eritrócitos, assim como uma redução na atividade da enzima catalase em eritrócitos. Os pacientes que além de DM2 apresentavam HAS (n=30) demonstraram uma diminuição mais pronunciada na atividade da δ-ALA-D do que os pacientes somente com DM2 (n=23) em relação a indivíduos saudáveis (n=30), juntamente com um aumentado índice de reativação. Também, os pacientes DM2/HAS apresentaram uma maior depleção de NP-SH. Correlações entre atividade da δ-ALA-D e seu índice de reativação com marcadores de estresse oxidativo, como NP-SH e grupamentos carbonílicos, bem como com o perfil lipídico dos pacientes também foram observadas. Ainda foram encontradas correlações entre o nível de TBARS e triglicerídeos, bem como entre vitamina C, glicose plasmática e HbA1c além de P-SH e índice de massa corporal. Portanto, os pacientes com DM2 apresentam alterações no perfil lipídico e na distribuição de gordura corporal, além de uma situação de estresse oxidativo que pode levar a alterações de moléculas importantes como a enzima δ-ALA-D. Tal enzima se mostrou efetiva em refletir o nível de estresse oxidativo dos pacientes podendo ser considerada um interessante biomarcador para avaliação de danos em processos metabólicos crônicos como o DM. Ainda a HAS parece ser um fator sinérgico à condição metabólica do paciente com DM2 podendo contribuir para o desenvolvimento de suas complicações.