Os experimentos indicam, como já demonstrado em estudos prévios do laboratório, que angiotensina II (Ang II) apresenta efeito estimulatório sobre a cinética de recuperação de pHi em células OKP. Tal estímulo não é acentuado pela super-expressão de AT1aR recombinante, ao contrário do que imaginávamos inicialmente. Acreditamos que, por conta da capacidade de amplificação de sinal característica dos receptores acoplados a proteína G, um aumento de expressão do receptor AT1aR em relação ao nível endógeno seja redundante para o fenômeno biológico estudado. Por outro lado, os resultados para o grupo com super-expressão de ATRAP corroboram nossa hipótese inicial, ao indicar uma atenuação do efeito de Ang II sobre a recuperação de pHi, em comparação aos demais grupos experimentais tratados com Ang II. Considerando que a recuperação de pHi em células OKP reflete essencialmente a atividade de troca Na+/H+ mediada pelo contra-transportador NHE3, podemos concluir que a regulação positiva de NHE3 via AT1aR/AngII é prejudicada pelo aumento de expressão da proteína ATRAP. / The experimental data suggests that, as shown in previous works from our laboratory, angiotensin II (Ang II) raises the pHi recovery rate in OKP cells. This upregulation is not enhanced by recombinant AT1aR overexpression, contrary to our initial hypothesis. We believe that, due to signal amplification mediated by G-protein coupled receptors, any increase in AT1aR would be redundant considering the biological phenomenon of interest. On the other hand, results from the ATRAP overexpression group supports our initial hypothesis, pointing an attenuated effect of Ang II over pHi recovery in relation to the remaining groups treated with Ang II. Considering that pHi recovery in OKP cells primarily reflects the Na+/H+ exchange activity mediated by NHE3 antiporter, we can conclude that NHE3 upregulation mediated by AT1aR/AngII is impaired by an increase in ATRAP protein expression.

O peptídeo-1 semelhante ao glucagon (GLP-1) é um hormônio incretina secretado pelas células L do trato gastrointestinal e liberado imediatamente após a ingestão de alimento. O GLP-1 estimula a secreção de insulina pós-prandial moderando a elevação precoce da glicose no sangue. Embora primariamente envolvido na homeostase da glicose, o GLP-1 é capaz de induzir a diurese e natriurese, quando administrado em doses farmacológicas em humanos e em roedores. Estudos prévios do nosso laboratório demonstraram que o mecanismo de ação renal do GLP-1, bem como de agonistas sintéticos do receptor GLP-1R, envolve o aumento do fluxo plasmático renal (FPR) e do ritmo de filtração glomerular (RFG) bem como a diminuição da reabsorção de sódio dependente da isoforma 3 do trocador Na?/H? (NHE3) em túbulo proximal renal. Entretanto, até o momento, nenhum estudo investigou se o GLP-1 endógeno exerce efeitos sobre o manuseio renal de sal e água, nem o seu papel fisiológico sobre a regulação da atividade do NHE3. Portanto, o objetivo deste estudo foi testar a hipótese que o GLP-1 endógeno modula a função renal de ratos, ao menos em parte, via inibição da atividade do NHE3 em túbulo renal. Para este fim, ratos Wistar (2-3 meses de idade) foram devidamente anestesiados, submetidos à traqueostomia e tiveram a veia jugular e a bexiga canuladas para infusão de uma solução contendo 100 ug/kg/min do antagonista do receptor GLP-1R exendin-9 (Ex-9, 40 uL/min) por um período de 30 minutos e para a coleta de urina, respectivamente. A infusão sistêmica de Ex-9 diminuiu a concentração de AMPc urinário e atividade da PKA cortical renal consistente com o bloqueio da sinalização deflagrada pela interação GLP-1/GLP-1R no rim. Além disso, a administração sistêmica de Ex-9 reduziu a diurese, natriurese, RFG, FPR, clearance de lítio e pH urinário. Em experimentos de microperfusão estacionária in vivo, não foram observadas diferenças no fluxo de bicarbonato dependente de NHE3 entre os túbulos proximais perfundidos com exendin-9 (2 uM) e os túbulos perfundidos com solução controle. No entanto, a perfusão tubular proximal com Ex-9 foi capaz de bloquear completamente as ações inibitórias do GLP-1 (20 nM) sobre a atividade do NHE3. Por outro lado, a infusão sistêmica do Ex-9 reduziu os níveis de fosforilação da serina 552, sítio consenso para a fosforilação por PKA localizado na região C-terminal do NHE3, e que está associado à inibição da atividade de troca Na+/H+ mediada por este transportador. Baseando-se nos achados que a infusão sistêmica do Ex-9 aumenta a reabsorção de sódio e secreção de H?, reduz o clearance do lítio e os diminui os níveis de fosforilação do NHE3 na serina 552 são consistentes com um aumento na atividade deste transportador na ausência/redução da sinalização mediada pela interação do GLP-1 endógeno com seu receptor no rim. Por sua vez, o fato do Ex-9 não afetar a atividade do NHE3 sob as condições experimentais da microperfusão estacionária in vivo é condizente com o fato do GLP-1 não ser sintetizado no néfron e sugere fortemente que é o GLP-1 filtrado que se liga ao seu receptor no túbulo proximal renal resultando na diminuição da reabsorção de bicarbonato de sódio mediada pelo NHE3. Em conjunto, estes resultados sugerem que o GLP-1 endógeno exerce efeito tônico sobre o manuseio renal de sódio e água, mediando portanto, uma relação funcional entre a homeostase glicêmica e volêmica / The glucagon like peptide-1 (GLP-1) is an incretin hormone secreted by the L-cells of the gastrointestinal tract and released immediately after ingestion of food. GLP-1 stimulates postprandial insulin secretion moderating early increase in blood glucose. Although primarily involved in glucose homeostasis, GLP-1 is capable of inducing diuresis and natriuresis when administered in pharmacologic doses in humans and rodents. Previous studies from our laboratory have shown that the renal mechanism of action of GLP-1 and synthetic agonists of GLP-1R receptor, involves an increase of renal plasma flow (RPF) and glomerular filtration rate (GFR) as well a decrease in reabsorption of sodium mediated by the Na? / H? exchanger (NHE3) isoform 3 in the renal proximal tubule. However, to date, no study has investigated whether endogenous GLP-1 exerts effects on the renal handling of salt and water, or its physiological role in the regulation of the activity of NHE3. Therefore, the aim of this study was to test the hypothesis that endogenous GLP-1 modulates renal function in rats, at least in part, via inhibition of the NHE3 in renal tubule. To this end, male Wistar rats (2-3 months old) were properly anesthetized, tracheostomized and the jugular vein and the bladder were cannulated to the infusion of a solution containing 100 ug / kg / min GLP-1R antagonist receiver exendin-9 (Ex-9, 40 uL/min) for a period of 30 minutes and to collect urine, respectively. Systemic infusion of Ex-9 reduced the urinary concentration of cAMP and the renal cortical PKA activity, consistent with the blockage of the signal triggered by the interaction of GLP-1 / GLP-1R in the kidney. Furthermore, systemic administration of ex-9 reduced diuresis, natriuresis, GFR, RPF, lithium clearance and urinary pH. In experiments of in vivo stationary microperfusion, no differences were observed in the NHE3-mediated net bicarbonate flow between proximal tubules perfused with exendin-9 (2 mM) and perfused tubules with control solution. However, the tubular proximal perfusion with Ex-9 was able to completely block the inhibitory actions of GLP-1 (20 nM) on the activity of NHE3. On the other hand, systemic infusion of Ex-9 reduced phosphorylation levels of serine 552, a consensus site for phosphorylation by PKA located in the C-terminal region of NHE3, which is associated with inhibition of exchange activity of Na+/H+ mediated by this transporter. Collectively, the findings that systemic infusion of Ex-9 increases sodium reabsorption and secretion of H+, reduces the lithium clearance and decreases the NHE3 phosphorylation at serine 552 levels are consistent with the idea that NHE3 activity is upregulated in the absence/reduction of the signaling cascade mediated by the interaction of the endogenous GLP-1 with its receptor in the kidney. In turn, the fact Ex-9 does not affect the activity of NHE3 under the experimental conditions of stationary microperfusion in vivo is consistent with the fact that GLP-1 is not synthesized in the nephron. Besides, it strongly suggests that is the filtrated GLP-1 that binds to its receptor in renal proximal tubule, resulting in a decrease in NHE3-mediated sodium bicarbonate reabsorption. Taken together, these results suggest that endogenous GLP-1 exerts a tonic effect on renal sodium and water handling, mediating therefore a functional relationship between volume and glucose homeostasis

O peptídeo-1 semelhante ao glucagon (GLP-1) é um hormônio incretina secretado pelas células L do trato gastrointestinal e liberado imediatamente após a ingestão de alimento. O GLP-1 estimula a secreção de insulina pós-prandial moderando a elevação precoce da glicose no sangue. Embora primariamente envolvido na homeostase da glicose, o GLP-1 é capaz de induzir a diurese e natriurese, quando administrado em doses farmacológicas em humanos e em roedores. Estudos prévios do nosso laboratório demonstraram que o mecanismo de ação renal do GLP-1, bem como de agonistas sintéticos do receptor GLP-1R, envolve o aumento do fluxo plasmático renal (FPR) e do ritmo de filtração glomerular (RFG) bem como a diminuição da reabsorção de sódio dependente da isoforma 3 do trocador Na?/H? (NHE3) em túbulo proximal renal. Entretanto, até o momento, nenhum estudo investigou se o GLP-1 endógeno exerce efeitos sobre o manuseio renal de sal e água, nem o seu papel fisiológico sobre a regulação da atividade do NHE3. Portanto, o objetivo deste estudo foi testar a hipótese que o GLP-1 endógeno modula a função renal de ratos, ao menos em parte, via inibição da atividade do NHE3 em túbulo renal. Para este fim, ratos Wistar (2-3 meses de idade) foram devidamente anestesiados, submetidos à traqueostomia e tiveram a veia jugular e a bexiga canuladas para infusão de uma solução contendo 100 ug/kg/min do antagonista do receptor GLP-1R exendin-9 (Ex-9, 40 uL/min) por um período de 30 minutos e para a coleta de urina, respectivamente. A infusão sistêmica de Ex-9 diminuiu a concentração de AMPc urinário e atividade da PKA cortical renal consistente com o bloqueio da sinalização deflagrada pela interação GLP-1/GLP-1R no rim. Além disso, a administração sistêmica de Ex-9 reduziu a diurese, natriurese, RFG, FPR, clearance de lítio e pH urinário. Em experimentos de microperfusão estacionária in vivo, não foram observadas diferenças no fluxo de bicarbonato dependente de NHE3 entre os túbulos proximais perfundidos com exendin-9 (2 uM) e os túbulos perfundidos com solução controle. No entanto, a perfusão tubular proximal com Ex-9 foi capaz de bloquear completamente as ações inibitórias do GLP-1 (20 nM) sobre a atividade do NHE3. Por outro lado, a infusão sistêmica do Ex-9 reduziu os níveis de fosforilação da serina 552, sítio consenso para a fosforilação por PKA localizado na região C-terminal do NHE3, e que está associado à inibição da atividade de troca Na+/H+ mediada por este transportador. Baseando-se nos achados que a infusão sistêmica do Ex-9 aumenta a reabsorção de sódio e secreção de H?, reduz o clearance do lítio e os diminui os níveis de fosforilação do NHE3 na serina 552 são consistentes com um aumento na atividade deste transportador na ausência/redução da sinalização mediada pela interação do GLP-1 endógeno com seu receptor no rim. Por sua vez, o fato do Ex-9 não afetar a atividade do NHE3 sob as condições experimentais da microperfusão estacionária in vivo é condizente com o fato do GLP-1 não ser sintetizado no néfron e sugere fortemente que é o GLP-1 filtrado que se liga ao seu receptor no túbulo proximal renal resultando na diminuição da reabsorção de bicarbonato de sódio mediada pelo NHE3. Em conjunto, estes resultados sugerem que o GLP-1 endógeno exerce efeito tônico sobre o manuseio renal de sódio e água, mediando portanto, uma relação funcional entre a homeostase glicêmica e volêmica / The glucagon like peptide-1 (GLP-1) is an incretin hormone secreted by the L-cells of the gastrointestinal tract and released immediately after ingestion of food. GLP-1 stimulates postprandial insulin secretion moderating early increase in blood glucose. Although primarily involved in glucose homeostasis, GLP-1 is capable of inducing diuresis and natriuresis when administered in pharmacologic doses in humans and rodents. Previous studies from our laboratory have shown that the renal mechanism of action of GLP-1 and synthetic agonists of GLP-1R receptor, involves an increase of renal plasma flow (RPF) and glomerular filtration rate (GFR) as well a decrease in reabsorption of sodium mediated by the Na? / H? exchanger (NHE3) isoform 3 in the renal proximal tubule. However, to date, no study has investigated whether endogenous GLP-1 exerts effects on the renal handling of salt and water, or its physiological role in the regulation of the activity of NHE3. Therefore, the aim of this study was to test the hypothesis that endogenous GLP-1 modulates renal function in rats, at least in part, via inhibition of the NHE3 in renal tubule. To this end, male Wistar rats (2-3 months old) were properly anesthetized, tracheostomized and the jugular vein and the bladder were cannulated to the infusion of a solution containing 100 ug / kg / min GLP-1R antagonist receiver exendin-9 (Ex-9, 40 uL/min) for a period of 30 minutes and to collect urine, respectively. Systemic infusion of Ex-9 reduced the urinary concentration of cAMP and the renal cortical PKA activity, consistent with the blockage of the signal triggered by the interaction of GLP-1 / GLP-1R in the kidney. Furthermore, systemic administration of ex-9 reduced diuresis, natriuresis, GFR, RPF, lithium clearance and urinary pH. In experiments of in vivo stationary microperfusion, no differences were observed in the NHE3-mediated net bicarbonate flow between proximal tubules perfused with exendin-9 (2 mM) and perfused tubules with control solution. However, the tubular proximal perfusion with Ex-9 was able to completely block the inhibitory actions of GLP-1 (20 nM) on the activity of NHE3. On the other hand, systemic infusion of Ex-9 reduced phosphorylation levels of serine 552, a consensus site for phosphorylation by PKA located in the C-terminal region of NHE3, which is associated with inhibition of exchange activity of Na+/H+ mediated by this transporter. Collectively, the findings that systemic infusion of Ex-9 increases sodium reabsorption and secretion of H+, reduces the lithium clearance and decreases the NHE3 phosphorylation at serine 552 levels are consistent with the idea that NHE3 activity is upregulated in the absence/reduction of the signaling cascade mediated by the interaction of the endogenous GLP-1 with its receptor in the kidney. In turn, the fact Ex-9 does not affect the activity of NHE3 under the experimental conditions of stationary microperfusion in vivo is consistent with the fact that GLP-1 is not synthesized in the nephron. Besides, it strongly suggests that is the filtrated GLP-1 that binds to its receptor in renal proximal tubule, resulting in a decrease in NHE3-mediated sodium bicarbonate reabsorption. Taken together, these results suggest that endogenous GLP-1 exerts a tonic effect on renal sodium and water handling, mediating therefore a functional relationship between volume and glucose homeostasis

Os receptores medeiam a maioria das respostas fisiológicas em resposta a diversidade de estímulos. A ativação da sinalização mediada pelo receptor de angiotensina II tipo 1 é o principal responsável pelos efeitos do hormônio angiotensina II (Ang II) nos tecidos alvo. No rim concentrações fisiológicas de Ang II aumentam a atividade no túbulo proximal da isoforma 3 do trocador de Na+/H+ (NHE3). Este efeito é crucial para a manutenção do volume extracelular e pressão arterial. Evidências recentes mostraram que a ativação seletiva da sinalização enviesada da beta-arrestina/ receptor AT1 induz diurese e natriurese independentemente da sinalização via proteína G. Neste estudo testamos a hipótese de que a sinalização enviesada do receptor AT1/ beta-arrestina inibe a atividade do NHE3 no túbulo proximal, bem como investigar os possíveis mecanismos moleculares que medeio este efeito. Para tal, nós determinamos os efeitos do composto TRV120023, que se liga ao receptor AT1, bloqueando o acoplamento da proteína G e estimulando a sinalização da beta-arrestina, na função do NHE3 in vivo e in vitro. A atividade do NHE3 foi medida quer em túbulo proximal nativo, por meio de microperfusão estacionária, bem como em uma linha celular de túbulo proximal de gamba (OKP), por meio de recuperação de pH intracelular dependente de Na+. Os nossos resultados mostram que o TRV120023 na concentração de 10-7 M inibe marcadamente a atividade do NHE3 em túbulo proximal quer in vivo quer in vitro, sendo que este efeito é completamente abolido nas células silenciadas para a beta-arrestina 1 e 2 através de RNA de interferência. Adicionalmente, a estimulação do NHE3 pela Ang II é completamente suprimida pelo TRV120023 quer in vivo quer in vitro. A inibição do NHE3 pelo TRV120023 foi associada com a diminuição do NHE3 expresso na superfície da membrana plasmática em células OKP e com a redistribuição entre o corpo e a base das microvilosidades em túbulo proximal de rato. A diminuição do NHE3 na superfície da membrana plasmática em células OKP estava associado com um aumento na internalização do NHE via endocitose mediada por clatrina. A inibição do NHE3 mediada pela beta-arrestina não envolve a sinalização do receptor AT2, cAMP/ PKA, Akt e ERK1/2. Estes achados indicam que a sinalização enviesada do receptor AT1/beta-arretina inibe a atividade do NHE3 em túbulo proximal, pelo menos em parte, devido a alterações na localização subcelular do NHE3 / Cell surface receptors mediate most of our physiological responses to an array of stimulus. The triggering of the angiotensin II type I (AT1) receptor signaling is the major control point in the regulation of the ultimate effects of the peptide hormone angiotensin II (Ang II) on its target tissue. In the kidney physiological concentrations of Ang II upregulate the activity of proximal tubule Na+/H+ exchanger isoform 3 (NHE3). This effect is crucial for maintenance of extracellular fluid volume homeostasis and blood pressure. Recent findings have shown that selective activation of the betaarrestin-biased AT1 receptor signalingpathway induces diuresis and natriuresis independent of G-protein mediated signaling. This study tested the hypothesis that activation of this AT1 receptor/beta-arrestin signaling inhibits NHE3 activity in proximal tubule as well as investigate the underlying molecular mechanisms mediating this effect. To this end, we determined the effects of the compound TRV120023, which binds to the AT1R, blocks G protein coupling, and stimulates beta-arrestin signaling, on NHE3 function in vivo and in vitro. NHE3 activity was measured in both native proximal tubules, by stationary microperfusion, and in opossum proximal tubule (OKP) cells, by Na+-dependent intracellular pH recovery. Our results showed that 10-7 MTRV120023 remarkably inhibited proximal tubule NHE3 activity both in vivo and in vitro, and the effect was completely abolished in OKP cells silenced for beta-arrestin 1 and 2 by small interference RNA. Additionally, stimulation of NHE3 by Ang II was completely suppressed by TRV120023 both in vivo as well as in vitro. Inhibition of NHE3 activity by TRV120023 was associated with a decrease in NHE3 surface expression in OKP cells and with a redistribution from the body to the base of the microvilli in the rat proximal tubule. The decreased surface NHE3 in OKP cells was associated with an increase in NHE3 internalization via clathrin mediated endocytic. Beta-arrestin mediated NHE3 inhibition did not involve AT2 receptor, cAMP/ PKA, Akt and ERK1/2 signaling. These findings indicate that biased signaling of the AT1 receptor/beta-arrestin pathway inhibits NHE3 activity in the proximal tubule at least in part due to changes in NHE3 subcellular localization

Submitted by Luciana Sebin (lusebin@ufscar.br) on 2016-10-10T13:15:34Z No. of bitstreams: 1 DissGMS.pdf: 1736443 bytes, checksum: 9e6aa510fda128c4e4722add3ed4b7ed (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-10-13T20:11:02Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissGMS.pdf: 1736443 bytes, checksum: 9e6aa510fda128c4e4722add3ed4b7ed (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-10-13T20:11:13Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissGMS.pdf: 1736443 bytes, checksum: 9e6aa510fda128c4e4722add3ed4b7ed (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-13T20:11:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissGMS.pdf: 1736443 bytes, checksum: 9e6aa510fda128c4e4722add3ed4b7ed (MD5) Previous issue date: 2016-02-26 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Ethanol addiction is a serious public health problem that still needs more effective pharmacological treatment. A key factor in the development and maintenance of this disease is the development of neural plasticity that occurs in the mesocorticolimbic brain pathway upon chronic ethanol abuse. These plasticity events are, in general, maladaptive and affect numerous neurotransmitter systems and intracellular molecules. One of these molecules is ΔFosB, a transcriptional factor that is altered after chronic drug use. Behavioral sensitization is a phenomenon resulting from repeated administration of abuse drugs useful for the study of the neural alterations related to addiction. Recent works have shown a role for the imbalance of glutamatergic neurotransmission in the symptoms found in addicted people. In this line, the treatment with N-acetylcysteine, a L-cysteine prodrug that acts restoring extrasynaptic concentrations of glutamate through the activation of cystine-glutamate antiporter, has shown promising results in the treatment of psychostimulant addiction. Thus, we evaluated the effects of N-acetylcysteine treatment in behavioral and molecular alterations induced by chronic ethanol administration. Swiss mice were subject to thirteen days of daily ethanol administration to induce the development of behavioral sensitization. Two hours before each ethanol administration and locomotor activity assessment, animals received N-acetylcysteine injections i.p.. Right after the last test session, their brains were removed for ΔFosB and cystineglutamate antiporter quantification. We found that N-acetylcysteine treatment blocked ethanol-induced behavioral sensitization, the increase of ΔFosB content in the medial prefrontal cortex and its reduction in the nucleus accumbens. Our results suggest a possible use of N-acetylcysteine in the ethanol-related disorders. / A dependência ao etanol é um grave problema de saúde pública que ainda necessita de tratamentos farmacológicos mais efetivos. Um fator chave no desenvolvimento e manutenção dessa doença são as plasticidades neurais que ocorrem na via mesocorticolímbica mediante o abuso crônico de etanol. Estas plasticidades são, em geral, maladaptativas e afetam inúmeros sistemas de neurotransmissores e moléculas intracelulares. Uma dessas moléculas é a ΔFosB, um fator de transcrição que é alterado após o uso crônico de drogas de abuso. A sensibilização comportamental é um fenômeno decorrente da administração repetida de drogas muito útil no estudo das alterações neurais relacionadas à dependência. Trabalhos recentes tem demonstrado um papel do desequilíbrio da neurotransmissão glutamatérgica nos sintomas encontrados em indivíduos dependentes. Neste sentido, o tratamento com a N-acetilcisteína, um pró-fármaco da L-cisteína que atua restaurando as concentrações extrasinápticas do glutamato através da ativação do trocador cistina-glutamato, tem mostrado resultados promissores no tratamento da dependência de psicostimulantes. Assim, avaliamos os efeitos do tratamento com a N-acetilcisteína nas alterações comportamentais e moleculares induzidas pela administração crônica de etanol. Camundongos suíços machos foram submetidos a administrações diárias de etanol por 13 dias a fim de induzir o desenvolvimento da sensibilização comportamental. Duas horas antes de cada administração, os animais receberam uma administração intraperitoneal de Nacetilcisteína. Imediatamente após a última sessão de teste, os cérebros dos animais foram removidos para quantificação de ΔFosB e do trocador cistinaglutamato. Nós encontramos que o tratamento com a N-acetilcisteína bloqueou o desenvolvimento da sensibilização comportamental ao etanol, o aumento de ΔFosB no córtex pré-frontal medial e a sua redução no núcleo acumbens. Nossos resultados sugerem um possível uso da N-acetilcisteína nas desordens relacionadas ao uso de etanol. / FAPESP: 2015/01026-9

Os experimentos indicam, como já demonstrado em estudos prévios do laboratório, que angiotensina II (Ang II) apresenta efeito estimulatório sobre a cinética de recuperação de pHi em células OKP. Tal estímulo não é acentuado pela super-expressão de AT1aR recombinante, ao contrário do que imaginávamos inicialmente. Acreditamos que, por conta da capacidade de amplificação de sinal característica dos receptores acoplados a proteína G, um aumento de expressão do receptor AT1aR em relação ao nível endógeno seja redundante para o fenômeno biológico estudado. Por outro lado, os resultados para o grupo com super-expressão de ATRAP corroboram nossa hipótese inicial, ao indicar uma atenuação do efeito de Ang II sobre a recuperação de pHi, em comparação aos demais grupos experimentais tratados com Ang II. Considerando que a recuperação de pHi em células OKP reflete essencialmente a atividade de troca Na+/H+ mediada pelo contra-transportador NHE3, podemos concluir que a regulação positiva de NHE3 via AT1aR/AngII é prejudicada pelo aumento de expressão da proteína ATRAP. / The experimental data suggests that, as shown in previous works from our laboratory, angiotensin II (Ang II) raises the pHi recovery rate in OKP cells. This upregulation is not enhanced by recombinant AT1aR overexpression, contrary to our initial hypothesis. We believe that, due to signal amplification mediated by G-protein coupled receptors, any increase in AT1aR would be redundant considering the biological phenomenon of interest. On the other hand, results from the ATRAP overexpression group supports our initial hypothesis, pointing an attenuated effect of Ang II over pHi recovery in relation to the remaining groups treated with Ang II. Considering that pHi recovery in OKP cells primarily reflects the Na+/H+ exchange activity mediated by NHE3 antiporter, we can conclude that NHE3 upregulation mediated by AT1aR/AngII is impaired by an increase in ATRAP protein expression.

A isoforma 3 do trocador Na+ /H+ (NHE3), presente em membrana apical, é a proteína de transporte que medeia a maior parte da reabsorção de NaCl e NaHCO3- em túbulo proximal renal. A fosforilação direta do NHE3 por PKA na serina 552 é um dos mecanismos pelos quais a sua atividade pode ser inibida. A ligação da angiotensina II (Ang II) ao receptor AT1 (AT1R) em túbulo proximal estimula a atividade do NHE3 por diferentes vias de sinalização. Entretanto, não foram ainda bem estabelecidos os efeitos da ativação da via AT1R/Gi, com consequente diminuição nos níveis de cAMP, na regulação do NHE3. A Ang II pode ainda estimular a atividade do NHE3 por promover a sua translocação da base para o corpo das microvilosidades, entretanto, o papel da proteína motora miosina IIA nesta translocação em resposta à Ang II ainda não foi estabelecido. Sendo assim esta tese teve como objetivos: (1) testar a hipótese de que a Ang II diminui os níveis de fosforilação do NHE3 mediados pelo cAMP/PKA na serina 552 aumentando a sua atividade por reduzir os níveis de cAMP e (2) testar a hipótese de que a miosina IIA participa da redistribuição do NHE3 da base para o corpo das microvilosidades em túbulo proximal renal em condições de estímulo da reabsorção de sódio, como ocorre em resposta à Ang II. Visando avaliar os efeitos da ativação da via AT1R/Gi na regulação do NHE3, verificamos, por meio da técnica de recuperação do pH dependente de Na+, que, em condições basais, a Ang II estimulou a atividade do NHE3, mas não alterou a atividade da PKA e nem afetou os níveis de fosforilação do NHE3 na serina 552 em uma linhagem de células de túbulo proximal (OKP). Entretanto, na presença da forskolin (FSK), agente que eleva os níveis intracelulares de cAMP, a Ang II foi capaz de contrapor-se ao efeito inibitório da FSK sobre o NHE3 por promover redução na concentração de cAMP, diminuição da atividade da PKA e, consequentemente, diminuição nos níveis de fosforilação da serina 552. Todos os efeitos da Ang II foram bloqueados quando um pré-tratamento com Losartan, antagonista do receptor AT1, foi feito nas células OKP, destacando a contribuição da via AT1R/proteína Gi no aumento da atividade do NHE3 pela Ang II. Observamos que a inibição da proteína Gi com PTX (toxina pertussis) diminuiu a atividade do NHE3 em células OKP e que a PTX diminuiu a atividade do NHE3 assim como preveniu o efeito estimulatório da Ang II sobre a atividade do NHE3 em túbulo proximal de ratos Wistar. Adicionalmente, com a intenção de avaliar os efeitos da miosina IIA na redistribuição do NHE3, constatamos que a blebistatina, inibidor da miosina IIA, preveniu completamente o aumento de atividade do NHE3 mediado pela Ang II em ratos Wistar e que o uso da blebistatina foi capaz de prevenir o aumento do NHE3 na superfície de células OKP tratadas com Ang II. Em conjunto, nossos resultados sugerem que a Ang II contrapõe-se aos efeitos do cAMP/PKA sobre a fosforilação e a atividade do NHE3 pela ativação da via AT1R/Gi e que a miosina IIA desempenha um papel na mediação da regulação da atividade do NHE3 em túbulo proximal renal de ratos em resposta à Ang II. Sugerem ainda que a desfosforilação do NHE3 na serina 552 pode representar um evento chave na regulação do manuseio de sal tubular proximal pela Ang II na presença de hormônios natriuréticos que promovem o aumento dos níveis de cAMP e da fosforilação do transportador e que a miosina IIA está envolvida na regulação do tráfego do NHE3 em túbulo proximal renal / The Na+/H+ exchanger isoform 3 (NHE3), expressed on the apical membrane, is responsible for most NaCl and NaHCO3 - reabsorption in the renal proximal tubule. Direct phosphorylation of NHE3 by PKA at serine 552 is one of the mechanisms by which its activity is inhibited. Binding of angiotensin II (Ang II) to the AT1 receptor (AT1R) in the proximal tubule stimulates NHE3 activity through multiple signaling pathways. However, the effects of AT1R/Gi activation and subsequent decrease in cAMP accumulation on NHE3 regulation are not well established. Ang II can also stimulate NHE3 activity by promoting its translocations from the base to the body of the microvilli, however, the role of the myosin IIA motor protein in this translocation in response to Ang II is not yet established. Therefore, the aims of this thesis are: (1) to test the hypothesis that Ang II decreases the cAMP/PKA-mediated NHE3 phosphorylation levels at serine 552 increasing its activity by reducing cAMP levels and (2) to test the hypothesis that myosin IIA participates in the NHE3 redistribution from the base to the body of the microvilli in the renal proximal tubule under conditions in which sodium reabsorption is stimulated, such as in response to Ang II. In order to evaluate the effects of AT1R/Gi pathway activation on NHE3 regulation, by means the intracellular pH recovery technique, we verified that under basal conditions, Ang II stimulated NHE3 activity but did not affect PKA-mediated NHE3 phosphorylation at serine 552 in opossum kidney (OKP) cells. However, in the presence of the cAMP-elevating agent forskolin (FSK), Ang II counteracted FSK-induced NHE3 inhibition, reduced intracellular cAMP concentrations, lowered PKA activity, and prevented the FSK-mediated increase in NHE3 serine 552 phosphorylation. All effects of Ang II were blocked by pretreating OKP cells with the AT1R antagonist Losartan, highlighting the contribution of the AT1R/Gi pathway in Ang II-mediated NHE3 upregulation under cAMP-elevating conditions. We also verified that Gi protein inhibition by pertussis toxin treatment decreased NHE3 activity both in vitro and in vivo and, more importantly, prevented the stimulatory effect of Ang II on NHE3 activity in Wistar rat proximal tubules. Additionally, we assessed the effects of myosin IIA on NHE3 redistribution, and found that blebbistatin, a myosin IIA inhibitor, completely prevented the increase of Ang II-mediated NHE3 activity in Wistar rats and that blebbistatin was able to prevent the increase of NHE3 on the Ang II-treated OKP cells surface. Collectively, our results suggest that Ang II counteracts the effects of cAMP/PKA on NHE3 phosphorylation and inhibition by activating the AT1R/Gi pathway and that myosin IIA plays a role in mediating the NHE3 activity regulation in the rat renal proximal tubule in response to Ang II. Furthermore, these findings support the notion that NHE3 dephosphorylation at serine 552 may represent a key event in the regulation of renal proximal tubule sodium handling by Ang II in the presence of natriuretic hormones that promote cAMP accumulation and transporter phosphorylation, and that myosin IIA is involved in NHE3 trafficking regulation in the renal proximal tubule

A hipertensão arterial essencial é caracterizada pela elevação crônica da pressão arterial e representa o principal fator de risco para doenças cardiovasculares e renais. O rim participa do controle da pressão arterial e alterações intrínsecas no manuseio renal de sódio desempenham papel importante na patogênese da hipertensão essencial. Os túbulos proximais renais são responsáveis pela reabsorção da maior parte do sódio filtrado nos glomérulos e a maior parte da reabsorção de sódio neste segmento faz-se através da troca de Na+ por H+ em membrana apical, mediada pela isoforma 3 do trocador Na+/H+ (NHE3). Entretanto, os dados existentes referentes à modulação renal do NHE3 em modelos de hipertensão são ainda conflitantes. Este estudo teve como objetivo avaliar as possíveis alterações funcionais do trocador Na+/H+ NHE3 em túbulo proximal renal na linhagem SHR no estágio de préhipertensão (5 semanas) e de hipertensão (14 semanas) e investigar se estas alterações são acompanhadas de alterações na atividade e na expressão da proteína cinase A (PKA) e de proteínas fosfatase-1 (PP1). Por meio de microperfusão estacionária in vivo mediu-se a atividade do NHE3 em túbulo proximal e verificou-se que a reabsorção de bicarbonato foi reduzida em 62 ± 6 % (P < 0,001) na transição do J-SHR para o A-SHR enquanto foi aumentada em 113 ± 10 % (P < 0,001) na transição entre o J-WKY e o A-WKY. A atividade estimulada do NHE3 em J-SHR é decorrente da redistribuição do NHE3 do domínio intermicrovilar (IMV) para o domínio das microvilosidades (MMV) e do baixo nível de fosforilação da serina 552, sítio consenso para a PKA. Por outro lado, durante a fase de hipertensão, a atividade diminuída do NHE3 deve-se à sua redistribuição para o IMV e ao aumento da fosforilação na serina 552. Para testar a hipótese de que os níveis de fosforilação do NHE3 estariam aumentados em túbulo proximal de SHR adulto devido ao aumento da atividade da PKA e/ou à diminuição na atividade da PP1, foram avaliados tanto os níveis de fosforilação quanto a atividade do NHE3 em SHR jovens e adultos em resposta ao 6MB-cAMP (análogo ao cAMP que ativa especificamente a PKA). O JSHR apresentou um aumento tanto nos níveis de fosforilação da serina 552 (179 ± 14 %, P < 0,001) quanto nos de inibição da atividade (65 ± 10 %, P < 0,001) do NHE3 em relação ao J-SHR em resposta ao 6MB-cAMP. Já no A-SHR, a fosforilação da serina 552 aumentou moderadamente (36 ± 4 %, P < 0,01), assim como inibiu moderadamente (23 ± 9 %, P < 0,05) a atividade do NHE3 em resposta ao 6MBcAMP. Adicionalmente, verificou-se que não houve alteração da atividade da PKA entre os animais nem ao longo da idade e nem entre as linhagens. Por sua vez, o JSHR apresentou maior atividade da PP1 que o A-SHR (1640 ± 107 vs. 940 ± 119 pM/?g, P < 0,01). Além disso, houve uma diminuição na expressão da PP1? no ASHR (32 ± 8 %, P < 0,01) quando comparado ao J-SHR. Os dados sugerem que o NHE3 é diferencialmente regulado antes e após o desenvolvimento da hipertensão em SHR por mecanismos que envolvem modificações pós-transcricionais e distribuição subcelular. Além do mais, a regulação diferencial dos níveis de fosforilação do NHE3 tubular proximal antes e após o desenvolvimento da hipertensão em SHR é devida, provavelmente, a alterações na atividade e na expressão da PP1 / Essential hypertension is characterized by chronic elevation of blood pressure and represents the major risk factor for cardiovascular and renal diseases. The kidney participates in the blood pressure control and intrinsic changes in renal sodium handling play an important role in the pathogenesis of essential hypertension. The renal proximal tubule is responsible for reabsorption of the great majority of sodium that is filtered by the glomerulus and the principal apical membrane mechanism for sodium reabsorption in this nephron is Na+/H+ exchanger isoform 3 (NHE3)- mediated Na+/H+ exchange. However, conflicting data have been reported with regard to NHE3 modulation in experimental models of hypertension. This study aimed to evaluate the possible functional changes of the Na+/H+ exchanger NHE3 in the renal proximal tubule of SHR both at the pre-hypertensive (5 weeks) and at hypertensive (14 weeks) stages and to investigate whether these changes were accompanied by changes in the activity and/or expression of protein kinase A (PKA) and protein phosphatase 1 (PP1). Proximal tubule NHE3 activity was measured by means of stationary microperfusion. Bicarbonate reabsorption was found to be decreased by 62 ± 6 % (P < 0.001) in the transition from youth to adulthood in SHR (Y-SHR to A-SHR), whereas in the transition from Y-WKY to A-WKY it increased by 113 ± 10 % (P < 0.001). Stimulated NHE3 activity in Y-SHR was due to redistribution of NHE3 from intermicrovilar domain (IMV) to microvilar domain (MMV) and to a lower level of serine 552 phosphorylation, a consensus site for PKA. Conversely, during the hypertensive stage, decreased NHE3 activity was due to increased redistribution of NHE3 to the IMV domain and increased phosphorylation at serine 552. To test the hypothesis that the increased levels of NHE3 phosphorylation in the proximal tubule of adult SHR were due to increased PKA activity and/or decreased PP1 activity, it was evaluated both phosphorylation levels and activity of NHE3 in young and adult SHR in response to 6MB-cAMP (an cAMP analog that specifically activates PKA). Y-SHR showed an increase both in the phosphorylation levels at serine 552 (179 ± 14 %, P < 0.001) and in the inhibition of NHE3 transport activity (65 ± 10 %, P < 0.001) compared to Y-SHR in response to 6MB-cAMP. With respect to A-SHR, the phosphorylation of serine 552 was slightly increased (36 ± 4 %, P < 0.01) and NHE3 activity was mildly inhibited (23 ± 9 %, P < 0.05) in response to 6MB-cAMP. Additionally, PKA activity remained unchanged with both age and strain. Nevertheless, Y-SHR exhibited higher PP1 activity than A-SHR (1640 ± 107 vs. 940 ± 119 pM/?g, P < 0.01). Furthermore, PP1? expression was decreased in the renal cortex of A-SHR (32 ± 8 %, P < 0.01) compared to Y-SHR. Taken together, these data suggest that NHE3 is differentially regulated before and after development of hypertension in SHR by mechanisms involving post-translational modifications and subcellular distribution. Moreover, the differential regulation of proximal tubule NHE3 phosphorylation levels before and after development of hypertension in SHR is most likely due to changes on the activity and expression of PP1

A hipertensão arterial essencial é caracterizada pela elevação crônica da pressão arterial e representa o principal fator de risco para doenças cardiovasculares e renais. O rim participa do controle da pressão arterial e alterações intrínsecas no manuseio renal de sódio desempenham papel importante na patogênese da hipertensão essencial. Os túbulos proximais renais são responsáveis pela reabsorção da maior parte do sódio filtrado nos glomérulos e a maior parte da reabsorção de sódio neste segmento faz-se através da troca de Na+ por H+ em membrana apical, mediada pela isoforma 3 do trocador Na+/H+ (NHE3). Entretanto, os dados existentes referentes à modulação renal do NHE3 em modelos de hipertensão são ainda conflitantes. Este estudo teve como objetivo avaliar as possíveis alterações funcionais do trocador Na+/H+ NHE3 em túbulo proximal renal na linhagem SHR no estágio de préhipertensão (5 semanas) e de hipertensão (14 semanas) e investigar se estas alterações são acompanhadas de alterações na atividade e na expressão da proteína cinase A (PKA) e de proteínas fosfatase-1 (PP1). Por meio de microperfusão estacionária in vivo mediu-se a atividade do NHE3 em túbulo proximal e verificou-se que a reabsorção de bicarbonato foi reduzida em 62 ± 6 % (P < 0,001) na transição do J-SHR para o A-SHR enquanto foi aumentada em 113 ± 10 % (P < 0,001) na transição entre o J-WKY e o A-WKY. A atividade estimulada do NHE3 em J-SHR é decorrente da redistribuição do NHE3 do domínio intermicrovilar (IMV) para o domínio das microvilosidades (MMV) e do baixo nível de fosforilação da serina 552, sítio consenso para a PKA. Por outro lado, durante a fase de hipertensão, a atividade diminuída do NHE3 deve-se à sua redistribuição para o IMV e ao aumento da fosforilação na serina 552. Para testar a hipótese de que os níveis de fosforilação do NHE3 estariam aumentados em túbulo proximal de SHR adulto devido ao aumento da atividade da PKA e/ou à diminuição na atividade da PP1, foram avaliados tanto os níveis de fosforilação quanto a atividade do NHE3 em SHR jovens e adultos em resposta ao 6MB-cAMP (análogo ao cAMP que ativa especificamente a PKA). O JSHR apresentou um aumento tanto nos níveis de fosforilação da serina 552 (179 ± 14 %, P < 0,001) quanto nos de inibição da atividade (65 ± 10 %, P < 0,001) do NHE3 em relação ao J-SHR em resposta ao 6MB-cAMP. Já no A-SHR, a fosforilação da serina 552 aumentou moderadamente (36 ± 4 %, P < 0,01), assim como inibiu moderadamente (23 ± 9 %, P < 0,05) a atividade do NHE3 em resposta ao 6MBcAMP. Adicionalmente, verificou-se que não houve alteração da atividade da PKA entre os animais nem ao longo da idade e nem entre as linhagens. Por sua vez, o JSHR apresentou maior atividade da PP1 que o A-SHR (1640 ± 107 vs. 940 ± 119 pM/?g, P < 0,01). Além disso, houve uma diminuição na expressão da PP1? no ASHR (32 ± 8 %, P < 0,01) quando comparado ao J-SHR. Os dados sugerem que o NHE3 é diferencialmente regulado antes e após o desenvolvimento da hipertensão em SHR por mecanismos que envolvem modificações pós-transcricionais e distribuição subcelular. Além do mais, a regulação diferencial dos níveis de fosforilação do NHE3 tubular proximal antes e após o desenvolvimento da hipertensão em SHR é devida, provavelmente, a alterações na atividade e na expressão da PP1 / Essential hypertension is characterized by chronic elevation of blood pressure and represents the major risk factor for cardiovascular and renal diseases. The kidney participates in the blood pressure control and intrinsic changes in renal sodium handling play an important role in the pathogenesis of essential hypertension. The renal proximal tubule is responsible for reabsorption of the great majority of sodium that is filtered by the glomerulus and the principal apical membrane mechanism for sodium reabsorption in this nephron is Na+/H+ exchanger isoform 3 (NHE3)- mediated Na+/H+ exchange. However, conflicting data have been reported with regard to NHE3 modulation in experimental models of hypertension. This study aimed to evaluate the possible functional changes of the Na+/H+ exchanger NHE3 in the renal proximal tubule of SHR both at the pre-hypertensive (5 weeks) and at hypertensive (14 weeks) stages and to investigate whether these changes were accompanied by changes in the activity and/or expression of protein kinase A (PKA) and protein phosphatase 1 (PP1). Proximal tubule NHE3 activity was measured by means of stationary microperfusion. Bicarbonate reabsorption was found to be decreased by 62 ± 6 % (P < 0.001) in the transition from youth to adulthood in SHR (Y-SHR to A-SHR), whereas in the transition from Y-WKY to A-WKY it increased by 113 ± 10 % (P < 0.001). Stimulated NHE3 activity in Y-SHR was due to redistribution of NHE3 from intermicrovilar domain (IMV) to microvilar domain (MMV) and to a lower level of serine 552 phosphorylation, a consensus site for PKA. Conversely, during the hypertensive stage, decreased NHE3 activity was due to increased redistribution of NHE3 to the IMV domain and increased phosphorylation at serine 552. To test the hypothesis that the increased levels of NHE3 phosphorylation in the proximal tubule of adult SHR were due to increased PKA activity and/or decreased PP1 activity, it was evaluated both phosphorylation levels and activity of NHE3 in young and adult SHR in response to 6MB-cAMP (an cAMP analog that specifically activates PKA). Y-SHR showed an increase both in the phosphorylation levels at serine 552 (179 ± 14 %, P < 0.001) and in the inhibition of NHE3 transport activity (65 ± 10 %, P < 0.001) compared to Y-SHR in response to 6MB-cAMP. With respect to A-SHR, the phosphorylation of serine 552 was slightly increased (36 ± 4 %, P < 0.01) and NHE3 activity was mildly inhibited (23 ± 9 %, P < 0.05) in response to 6MB-cAMP. Additionally, PKA activity remained unchanged with both age and strain. Nevertheless, Y-SHR exhibited higher PP1 activity than A-SHR (1640 ± 107 vs. 940 ± 119 pM/?g, P < 0.01). Furthermore, PP1? expression was decreased in the renal cortex of A-SHR (32 ± 8 %, P < 0.01) compared to Y-SHR. Taken together, these data suggest that NHE3 is differentially regulated before and after development of hypertension in SHR by mechanisms involving post-translational modifications and subcellular distribution. Moreover, the differential regulation of proximal tubule NHE3 phosphorylation levels before and after development of hypertension in SHR is most likely due to changes on the activity and expression of PP1

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / A busca por estratÃgias de cultivo que possam contribuir para a aclimataÃÃo de plantas à salinidade à de fundamental importÃncia, pois, alÃm de possibilitar a identificaÃÃo de genes potenciais para guiar ensaios de modificaÃÃo genÃtica, permite selecionar cultivares com maior capacidade de crescer em solos com excesso de sais. A fim de testar a hipÃtese que a nutriÃÃo nitrogenada com NH4+ aumenta a tolerÃncia de plantas de Sorghum bicolor à salinidade, atravÃs da ativaÃÃo de mecanismos voltados ao controle da homeostase iÃnica, estabeleceram-se trÃs etapas experimentais. Na primeira delas, que objetivou definir a relaÃÃo entre as fontes de nitrogÃnio (N), NO3- e NH4+, que proporcionasse melhor crescimento das plantas sob salinidade, observou-se claramente que a nutriÃÃo somente com NH4+ (proporÃÃo NO3-/NH4+ de 0:100) foi mais vantajosa para o crescimento de S. bicolor sob salinidade que a nutriÃÃo apenas com NO3- ou com o regime misto desses dois Ãons, dado os maiores Ãndices de Ãrea foliar e massa seca da parte aÃrea. Verificou-se tambÃm que, sob estresse, as plantas nutridas somente com NH4+ acumularam menos Na+ nas folhas e nas raÃzes, influenciando positivamente a relaÃÃo K+/Na+, e apresentaram maiores teores de aminoÃcidos solÃveis, principalmente aqueles ricos em N (glutamina e asparagina), que contribuÃram para evitar a toxicidade do NH4+ e provavelmente para o ajustamento osmÃtico. AlÃm disso, enquanto plantas nutridas com proporÃÃes NO3-/NH4+ de 100:0, 75:25, 50:50 e 25:75 apresentaram taxas de assimilaÃÃo lÃquida de CO2 inalteradas ou reduzidas pela salinidade, plantas cultivadas somente com NH4+ (proporÃÃo 0:100) apresentaram incrementos nessa variÃvel, em reposta ao estresse. A segunda etapa teve como objetivo principal investigar se a tolerÃncia à salinidade mediada pelo NH4+ era resultante da regulaÃÃo efetiva dos processos relacionados à fotossÃntese. Nessa ocasiÃo, esse argumento foi refutado, pois a melhor eficiÃncia do fotossistema II sob estresse salino foi observada nas plantas cultivadas com a mesma proporÃÃo de NO3- e NH4+ (proporÃÃo 50:50). Nesse grupo de plantas, a reduÃÃo no quenching nÃo fotoquÃmico (NPQ) confirmou a maior eficiÃncia fotoquÃmica, dado o aumento na eficiÃncia quÃntica potencial (Fv/Fm) e efetiva (&#934;PSII) do fotossistema II e a elevada taxa de transporte de elÃtrons (ETR). Esse fenÃmeno foi diretamente relacionado com os incrementos nos teores de clorofila b e de antocianinas. Por fim, na terceira etapa, objetivou-se elucidar os mecanismos envolvidos no controle do acÃmulo de Na+, sob salinidade, na cÃlula e na planta inteira, bem como identificar o papel da nutriÃÃo com NH4+ nesses processos. Em estudos com vesÃculas de membrana de raÃzes, verificou-se que plantas estressadas cultivadas somente com NH4+ apresentaram maior ativaÃÃo dos transportadores do tipo antiporte Na+/H+ (SOS1) de membrana plasmÃtica e, em menor proporÃÃo, do antiporte Na+/H+ (NHX) de tonoplasto, ao passo que o oposto foi observado nas plantas nutridas com NO3-. Esses dados sugerem que o cultivo somente com NO3- induziu o mecanismo de compartimentaÃÃo de Na+ no vacÃolo, como evidenciado pela anÃlise dos transcritos da famÃlia NHX, em que a expressÃo do gene SbNHX2 (principal isoforma expressa) nas raÃzes das plantas foi aumentada em quase todos os tempos analisados (24, 48, 120 e 240 horas apÃs exposiÃÃo ao NaCl). Mesmo assim, essa resposta nÃo foi suficiente para o controle do Na+, jà que a entrada contÃnua desse Ãon no xilema radicular afetou o influxo de K+ na seiva e limitou o acÃmulo de K+ nas folhas. Por outro lado, a nutriÃÃo somente com NH4+ ativou potencialmente mecanismos de controle do acÃmulo de Na+, uma vez que houve acionamento efetivo do efluxo de Na+ para o apoplasto via SOS1, que restringiu o carregamento desse Ãon no xilema e, consequentemente, limitou a acumulaÃÃo dele nos tecidos aÃreos. A formaÃÃo do gradiente de potencial eletroquÃmico, essencial para a atividade dos transportadores Na+/H+, foi modulada diferencialmente pela fonte de N. A atividade de bombeamento de prÃtons da H+-ATPase de membrana plasmÃtica (P-ATPase) foi estimulada em maior proporÃÃo pela presenÃa de NH4+, sem haver, contudo, aumento na atividade de hidrÃlise de ATP. Jà o aumento da translocaÃÃo de H+ pela P-ATPase em plantas estressadas cultivadas com NO3- foi diretamente relacionado ao incremento na hidrÃlise de ATP. Esses resultados sugerem que a disponibilidade de NH4+ aumentou a afinidade da P-ATPase por H+, pois houve melhor eficiÃncia de acoplamento H+/ATP, e isso tornou a enzima mais efetiva para transportar H+ com menos gasto de energia. AlÃm disso, esse aumento no bombeamento de prÃtons resultou em um maior potencial eletroquÃmico, e favoreceu diretamente a atividade do antiporte SOS1 de membrana plasmÃtica. Os nÃveis de transcritos dos genes SbPHA3 e SbPHA5 (principais isoformas expressas da famÃlia) foram aumentados nas plantas cultivadas somente com NO3-, nos tempos iniciais de exposiÃÃo ao estresse salino (12 e 24 h), enquanto que, nos cultivos somente com NH4+, essa resposta sà foi detectada apÃs 24 h. No vacÃolo, a principal bomba responsÃvel pela formaÃÃo do gradiente de H+ durante a exposiÃÃo ao estresse salino foi a H+-ATPase (V-ATPase), em comparaÃÃo à H+-PPiase. Nas plantas cultivadas somente com NO3-, observou-se uma melhor regulaÃÃo da V-ATPase, em associaÃÃo à atividade aumentada do antiporte NHX, enquanto que no cultivo com NH4+, a ativaÃÃo do transporte de H+ sob salinidade foi diretamente relacionada a incrementos na atividade de hidrÃlise de ATP da V-ATPase, bem como ao aumento da expressÃo dos transcritos do gene SbVHA2, ao longo de todo o perÃodo experimental. Essas observaÃÃes revelam que o NH4+, como fonte Ãnica de N, ativa mecanismos que envolvem uma regulaÃÃo coordenada, nas raÃzes, da atividade e da expressÃo gÃnica de bombas de H+ e transportadores Na+/H+ de membrana plasmÃtica e de tonoplasto, que culminam no controle do acÃmulo de Na+ na planta inteira e aumentam a tolerÃncia de S. bicolor ao estresse salino. / Over the last decades, several researchers have focused the development of cultivation strategies in order to improve the plantâs ability to withstand salinity. Understanding the plant salt tolerance is one of important trait to enhance productivity of crops in saline soils because it provides molecular basis for plant breeding, as well as allows identify plant species with a greater ability to grown in salinized areas. In order to test the hypothesis that nitrogen nutrition with NH4+ improves the salt tolerance in Sorghum bicolor plants, through the restrict control of ionic homeostasis, three experimental steps were established. In the first one, we investigated what would nitrogen regime, as NO3-:NH4+ ratio, contribute to the better growth of plants under salinity. Our data clearly showed that the nutrition with only NH4+ (NO3-/NH4+ at 0:100) was more advantageous for the growth of S. bicolor under salinity than the supply with solely NO3- or the mixed regimes, as evidenced by the higher leaf area and shoot dry mass. Under salinity, Na+ accumulation was severely limited in presence of NH4+ (0:100), which positively influenced on K+/Na+ homeostasis. In parallel, NH4+-fed plants displayed a substantial accumulation of N-rich amino acids (mainly glutamine and asparagine) in both tissues, which seems to be fundamental in alleviating the NH4+ toxicity. Furthermore, whereas plants treated with NO3-:NH4+ ratio of 100:0, 75:25, 50:50 and 25:75 ratios had their photosynthetic rates (A) unaltered or reduced by salinity, plants supplied with only NH4+ showed an increased CO2 assimilation in response to stress. During the second step, we evaluated if the better salt tolerance in NH4+ cultivated plants was due to an effective regulation of photosynthesis-related processes. This idea was rejected because of the most striking effects of nitrogen regime were observed in plants supplied with equal amounts of NO3-: NH4+ (50:50). Under salt stress, plants from 50:50 NO3-:NH4+ treatments displayed a lower non-photochemical quenching (NPQ) and an improved photosystem II maximum efficiency (Fv/Fm). Their superior performance was also indicated by a higher effective quantum yield of PSII (&#934;PSII) and electron transport rate (ETR), as well as increased chlorophyll b and anthocyanins. Finally, at the third step, we supply S. bicolor plants with NO3- or NH4+ to investigate changes in pathways for control of Na+ accumulation, at cell and whole plant level, in response to 75 mM NaCl-stress. By using root membrane-enriched vesicles, it was found that a more pronounced plasma membrane Na+/H+ antiporter (SOS1) activity and low loading of Na+ in the xylem in the NH4+ treated plants, whereas a largest vacuolar Na+/H+ exchanger (NHX) activity was noticed by NO3- grown plants. These data suggest that the NO3- availability induced the compartmentalization of Na+ into the vacuole, as supported by the upregulation of SbNHX2 gene expression over time of NaCl exposure (12, 24, 48, 120 and 240 h). Nonetheless, it composed an inefficient pathway of Na+ control, since the incessant entrance of Na+ in the xylem sap impaired the K+ loading and limited the K+ accumulation in the shoot. On the other hand, the NH4+ supply potentially activated the mechanisms for control of Na+ accumulation, driving an effective efflux of Na+ out of the cell, via SOS1, restricting its loading in the xylem and thus limiting Na+ reach and accumulation in the aerial tissues. Surprisingly, we found that the generation of electrochemical potential gradient for Na+/H+ exchange activity is differentially modulated by the nitrogen source. The H+-pumping activity driven by plasma membrane H+-ATPase (P-ATPase) was greatly stimulated by the presence of NH4+ in growth medium, however, without an increase in ATP hydrolysis activity. Conversely, the improvement of P-ATPase-generated H+-pumping of NO3- fed stressed plants was directly related to the increase of ATP hydrolysis. These data show that the NH4+ availability enhances the H+/ATP coupling efficiency of P-ATPase, i. e. the enzyme displayed a high capacity of transport H+ across plasma membrane with low ATP consumption. Moreover, the bigger H+ translocation resulted in a greater electrochemical potential which in turn favored the SOS1 activity. The expression of SbPHA3 and SbPHA5 genes was upregulated in NO3- grown stressed plants at the beginning of salt exposure (12 and 24 h), whereas it was enhanced in NH4+ supplied stressed plants only after 24 h. At vacuole level, the H+-ATPase (V-ATPase) was the main proton pump responsive to salinity, as compared do H+-Pyrophosphatase (PPase). A better regulation between V-ATPase and NHX antiporter activities was noticed by plants from NO3- treatments. Under NH4+ supply, the increase of H+ pumping was directly associated to the improvement of ATP hydrolysis by V-ATPase, coupled to upregulation of SbVHA2 gene expression over time of salinity exposure. Taken together, our data reveal that the NH4+, as the only nitrogen source, activates an intricate regulation of Na+ control pathways, involving the existence of a robust regulation and systematic mechanism firstly on root cell and subsequently on whole plant in sorghum upon salinity. In conclusion, the NH4+ stimulated salt tolerance is resulted from a more active SOS1 protein and high efficiency of P- and V-ATPase in the roots, which help to efficient Na+ exclusion and counteract net Na+ accumulation in the cytosol, thus preventing the loading of Na+ in the xylem sap and its reach in the photosynthetic tissues.