INTRODUÇÃO: A atrofia muscular induzida pela insuficiência cardíaca (IC) está associada à intolerância ao exercício físico e ao mau prognóstico. Compreender os mecanismos moleculares envolvidos nessa atrofia pode contribuir para o desenvolvimento de estratégias terapêuticas para prevenir ou tratar tal condição. Tem sido demonstrado que o sistema proteolítico lisossomal/autofágico é um importante mecanismo de manutenção da massa muscular. Entretanto, o papel desse sistema no desenvolvimento da miopatia esquelética induzida pela IC ainda não havia sido abordado. Assim, o objetivo do presente estudo foi avaliar a atuação de componentes do sistema lisossomal/autofágico na musculatura esquelética de ratos submetidos ao infarto do miocárdio (IM). MÉTODOS: Cirurgias de IM e fictícia (Sham) foram realizadas em ratos Wistar, e doze semanas após os procedimentos cirúrgicos foram avaliados parâmetros ecocardiográficos, tolerância ao exercício físico e histologia dos tecidos cardíaco e muscular esquelético. Componentes do sistema proteolítico lisossomal/autofágico na musculatura esquelética foram avaliados por meio de expressão gênica (qRT-PCR) e proteica (Western Blotting) e atividade enzimática. RESULTADOS: Ratos IM apresentaram intolerância ao esforço físico, disfunção e dilatação ventricular esquerda e edema pulmonar, o que evidencia a presença de IC. Foi observado aumento da expressão gênica de GABARAPL1, ATG7, BNIP3, CTSL1 e LAMP2 no músculo glicolítico plantar, enquanto nenhuma alteração foi observada no músculo oxidativo sóleo, embora ambos os músculos tenham apresentado atrofia. Ainda, o IM promoveu no músculo plantar aumento da expressão proteica de Bnip3 e Fis1, maior atividade enzimática da Catepsina L e maior acúmulo de hidroperóxidos lipídicos. CONCLUSÕES: Nossos resultados evidenciam demonstram aumento da transcrição de genes relacionados à autofagia na atrofia do músculo plantar induzida por IM, mas não na atrofia do músculo sóleo. Assim, genes autofágicos são regulados de forma diferenciada em músculos atróficos compostos por diferentes tipos de fibras e características metabólicas. Ainda, alterações em componentes do sistema lisossomal/autofágico no músculo plantar indicam aumento da autofagia de mitocôndrias (mitofagia), o que parece ter contribuído para a atrofia deste músculo e para a intolerância ao exercício físico induzida pela IC / INTRODUCTION: Heart failure (HF)-induced skeletal muscle atrophy is often associated to exercise intolerance and poor prognosis. Better understanding the molecular mechanisms underlying HF-induced muscle atrophy may contribute to the development of pharmacological strategies to prevent or treat such condition. It has been shown that autophagy-lysosome system is an important mechanism for maintenance of muscle mass. However, its role in HF-induced myopathy has not been addressed yet. Therefore, the aim of present study was to evaluate the relative role of the main autophagy-related genes in myocardial infarction (MI)-induced muscle atrophy in rats. METHODS: Wistar rats underwent MI or sham surgeries, and after 12 weeks were submitted to echocardiography, exercise tolerance and histology evaluations. Lysosomal/autophagic proteolytic system components were depicted in skeletal muscle by gene (qRT-PCR) and protein (Western Blotting) expression analysis, and enzymatic activity. RESULTS: MI rats displayed exercise intolerance, left ventricle dysfunction and dilation suggesting the presence of HF. The key finding of the present study is that upregulation of autophagy-related genes (GABARAPL1, ATG7, BNIP3, CTSL1 and LAMP2) was observed only in plantaris while muscle atrophy was depicted in both soleus and plantaris muscles. Furthermore, MI induced higher Bnip3 and Fis1 protein expression, and increased cathepsin L activity and lipid hydroperoxides levels in plantaris muscle. CONCLUSIONS: Altogether our results provide evidence for transcriptional overexpression of autophagy-related genes in MI-induced plantaris atrophy but not soleus atrophy. Therefore, autophagy-related genes are differentially regulated in atrophic muscles comprising different fiber-types and metabolic characteristics. Moreover, changes in lysosomal/autophagic system components in the plantaris muscle indicate increased mitochondrial autophagy (mitophagy), which seems to have contributed to HF-induced plantaris atrophy and exercise intolerance

En esta tesis se estudian los efectos farmacológicos de derivados lipídicos frente el glioma y el Alzheimer. Los beneficios de este tipo de fármacos, basados en la terapia lipídica de membrana, están asociados con la modulación de la composición y las propiedades fisicoquímicas de membrana. En concreto, el ácido 2-hidroxioleico (2OHOA) es un potente fármaco antitumoral que fue diseñado para regular la composición y la estructura de la membrana lipídica así como la función de importantes proteínas de membrana. Por otro lado, el ácido 2-hidroxiaraquidónico (2OHARA), el ácido 2-hidroxieicosapentaenóico (2OHEPA), y el ácido 2-hidroxidocosahexanóico (2OHDHA) son derivados lipídicos hidroxilados que fueron diseñados en nuestro grupo de investigación para el tratamiento del Alzheimer. Este trabajo se ha basado en el estudio del funcionamiento de estos derivados de ácidos grasos hidroxilados en la modulación de las vías de señalización de la UPR (respuesta a las proteínas mal plegadas) y de la autofagia en células de glioma y células neuronales. / In this thesis, the pharmacological effects of lipid derivatives against glioma and Alzheimer's Disease are studied. The benefits of this type of drugs, which are based on the lipid membrane therapy, are associated with the modulation of the composition and physicochemical properties of membranes. 2-Hydroxyoleic acid (2OHOA) is a potent antitumor drug designed to regulate membrane lipid composition and structure and the function of important membrane proteins. In addition, 2- hydroxyarachidonic acid (2OHARA; LP204A1), 2-hydroxyeicosapentaenoic acid (2OHEPA; LP205A1), and 2-hydroxydocosahexanoic acid (2OHDHA; LP226A1) are new hydroxy derivated lipids designed in our group for the treatment of Alzheimer’s Disease. The main goal of this work was to study how these synthetic hydroxy derivates modulate the unfolded protein response and the autophagy pathways in glioma cells and neuron-like cells for Alzheimer’s Disease.

INTRODUÇÃO: A atrofia muscular induzida pela insuficiência cardíaca (IC) está associada à intolerância ao exercício físico e ao mau prognóstico. Compreender os mecanismos moleculares envolvidos nessa atrofia pode contribuir para o desenvolvimento de estratégias terapêuticas para prevenir ou tratar tal condição. Tem sido demonstrado que o sistema proteolítico lisossomal/autofágico é um importante mecanismo de manutenção da massa muscular. Entretanto, o papel desse sistema no desenvolvimento da miopatia esquelética induzida pela IC ainda não havia sido abordado. Assim, o objetivo do presente estudo foi avaliar a atuação de componentes do sistema lisossomal/autofágico na musculatura esquelética de ratos submetidos ao infarto do miocárdio (IM). MÉTODOS: Cirurgias de IM e fictícia (Sham) foram realizadas em ratos Wistar, e doze semanas após os procedimentos cirúrgicos foram avaliados parâmetros ecocardiográficos, tolerância ao exercício físico e histologia dos tecidos cardíaco e muscular esquelético. Componentes do sistema proteolítico lisossomal/autofágico na musculatura esquelética foram avaliados por meio de expressão gênica (qRT-PCR) e proteica (Western Blotting) e atividade enzimática. RESULTADOS: Ratos IM apresentaram intolerância ao esforço físico, disfunção e dilatação ventricular esquerda e edema pulmonar, o que evidencia a presença de IC. Foi observado aumento da expressão gênica de GABARAPL1, ATG7, BNIP3, CTSL1 e LAMP2 no músculo glicolítico plantar, enquanto nenhuma alteração foi observada no músculo oxidativo sóleo, embora ambos os músculos tenham apresentado atrofia. Ainda, o IM promoveu no músculo plantar aumento da expressão proteica de Bnip3 e Fis1, maior atividade enzimática da Catepsina L e maior acúmulo de hidroperóxidos lipídicos. CONCLUSÕES: Nossos resultados evidenciam demonstram aumento da transcrição de genes relacionados à autofagia na atrofia do músculo plantar induzida por IM, mas não na atrofia do músculo sóleo. Assim, genes autofágicos são regulados de forma diferenciada em músculos atróficos compostos por diferentes tipos de fibras e características metabólicas. Ainda, alterações em componentes do sistema lisossomal/autofágico no músculo plantar indicam aumento da autofagia de mitocôndrias (mitofagia), o que parece ter contribuído para a atrofia deste músculo e para a intolerância ao exercício físico induzida pela IC / INTRODUCTION: Heart failure (HF)-induced skeletal muscle atrophy is often associated to exercise intolerance and poor prognosis. Better understanding the molecular mechanisms underlying HF-induced muscle atrophy may contribute to the development of pharmacological strategies to prevent or treat such condition. It has been shown that autophagy-lysosome system is an important mechanism for maintenance of muscle mass. However, its role in HF-induced myopathy has not been addressed yet. Therefore, the aim of present study was to evaluate the relative role of the main autophagy-related genes in myocardial infarction (MI)-induced muscle atrophy in rats. METHODS: Wistar rats underwent MI or sham surgeries, and after 12 weeks were submitted to echocardiography, exercise tolerance and histology evaluations. Lysosomal/autophagic proteolytic system components were depicted in skeletal muscle by gene (qRT-PCR) and protein (Western Blotting) expression analysis, and enzymatic activity. RESULTS: MI rats displayed exercise intolerance, left ventricle dysfunction and dilation suggesting the presence of HF. The key finding of the present study is that upregulation of autophagy-related genes (GABARAPL1, ATG7, BNIP3, CTSL1 and LAMP2) was observed only in plantaris while muscle atrophy was depicted in both soleus and plantaris muscles. Furthermore, MI induced higher Bnip3 and Fis1 protein expression, and increased cathepsin L activity and lipid hydroperoxides levels in plantaris muscle. CONCLUSIONS: Altogether our results provide evidence for transcriptional overexpression of autophagy-related genes in MI-induced plantaris atrophy but not soleus atrophy. Therefore, autophagy-related genes are differentially regulated in atrophic muscles comprising different fiber-types and metabolic characteristics. Moreover, changes in lysosomal/autophagic system components in the plantaris muscle indicate increased mitochondrial autophagy (mitophagy), which seems to have contributed to HF-induced plantaris atrophy and exercise intolerance

A miosite por corpos de inclusão (inclusion body myositis - IBM), na sua forma esporádica, é considerada a miopatia adquirida mais comum após os 50 anos de idade. Embora seja incluída no grupo das miopatias inflamatórias, estudos recentes mostram um processo particular de degeneração muscular caracterizado por deposição anormal de agregados de proteínas nas fibras musculares e funcionamento anormal dos principais sistemas de degradação proteica. O objetivo deste estudo foi o de avaliar os aspectos clínicos, histológicos e imunoistoquímicos de pacientes com IBM. Avaliamos 18 casos com diagnóstico de IBM de dois dos principais centros de doenças neuromusculares do Brasil (25 biópsias musculares). Na tentativa de diferenciar os casos de IBM das outras miopatias inflamatórias, determinamos o padrão de expressão tecidual da p-tau (p62), alfa-sinucleína e TDP-43. Também foi avaliada a função lisossomal através da reação da fosfatase ácida (marcação da atividade lisossomal global) e determinação da marcação para LC3B (marcador de autofagia). Foi observado que a IBM predominou no sexo masculino (61% dos casos), da cor branca, com início das manifestações clínicas ao redor dos 59 anos de idade e os sintomas mais frequentes foram fraqueza muscular, instabilidade postural com quedas da própria altura, disfagia e perda ponderal, podendo ainda apresentar dispneia. O diagnóstico demorou em média 7,4 anos após o início dos sintomas e frequentemente esteve associada às seguintes comorbidades: hipertensão arterial sistêmica, diabetes mellitus tipo 2, osteopenia / osteoporose, dislipidemia e hiperuricemia / gota. O padrão de comprometimento muscular na IBM foi caracterizado por tetraparesia de predomínio proximal em membros inferiores e distal em membros superiores. Os valores séricos da creatinofosfoquinase em pelo menos uma das medições foram elevados em todos os pacientes, porém sem ultrapassar 10 vezes o limite superior da normalidade. O uso de imunossupressão não se mostrou eficaz nos pacientes com IBM. Os achados histológicos na IBM incluíram alterações distróficas variáveis com a presença de inflamação endomisial, assim como a ocorrência de vacúolos marginados, além da elevada frequência de alterações mitocondriais. Outros achados histológicos musculares característicos na IBM foram o aumento da atividade lisossomal (aumento global da marcação para fosfatase ácida), a presença de marcação positiva para beta-amilóide (marcação intra-vacuolar pelo vermelho-Congo), o aumento na degradação muscular (relacionada com ativação de LC3B, p-tau, e p62/SQSTM1) e a degeneração muscular (marcação para anti-phospo TDP-43 e para ?-sinucleína). Tais alterações apresentaram alta sensibilidade e especificidade. Sugerimos que a redução do critério de idade do início dos sintomas de mais de 45 anos para mais de 35 anos aumentaria a sensibilidade diagnóstica para os casos com IBM deste estudo de 83% para 100%. Com este estudo, foi possível caracterizar clínica e histológicamente pacientes com IBM em nosso meio, e fornecer indícios do benefício do uso de marcadores de degeneração e autofagia para o diagnóstico e para a determinação de vias ou sistemas celulares envolvidos na patogênese da doença / Sporadic inclusion body myositis (sIBM) is considered the most common acquired myopathy affecting adults aged over 50 years. Although included in the group of inflammatory myopathies, recent studies show a particular process of muscle degeneration characterized by abnormal deposit of protein aggregates in muscle fibers and abnormal operation of the main protein degradation systems. The aim of this study was to evaluate the clinical, histological and immunohistochemical patients with IBM. We evaluated 18 cases with IBM diagnostic of two of the main centers of neuromuscular diseases in Brazil (25 muscle biopsies). In an attempt to differentiate the IBM cases of other inflammatory myopathies, we determined the pattern of tissue expression of p-tau (p62), alfa-synuclein and TDP-43. Also evaluated the lysosomal function by acid phosphatase reaction (marking global lysosomal activity) and determining the markup for LC3B (autophagy marker). It was observed that IBM was predominant in males (61% of cases), white colored, with onset of clinical manifestations around 59 years old and the most common symptoms are muscle weakness, postural instability with high falls, dysphagia and weight loss, and may also present dyspnea. The diagnosis took an average of 7.4 years after the onset of symptoms and was often associated with the following comorbidities: hypertension, type 2 diabetes mellitus, osteopenia / osteoporosis, dyslipidemia and hyperuricemia / gout. The muscular damage pattern at IBM was characterized by tetraparesis predominantly proximal lower limbs and distal upper limbs. Serum creatine kinase levels in at least one of the measurements were elevated in all patients, but not exceeding 10 times normal. Immunosuppression was not effective in patients with IBM. The IBM histological findings included diversify dystrophic changes, endomysial inflammation, as well as the occurrence of rimmed vacuoles, in addition to high frequency of mitochondrial changes. Other characteristic muscle histological findings in IBM were increased lysosomal activity (overall increase in labeling for acid phosphatase), the presence of positive staining for beta-amyloid (intra-vacuolar by Congo red marking), increased muscle degradation (related to activation of LC3B, p-tau and p62 / SQSTM1) and muscle degeneration (marking for anti-phospo TDP-43 and ?-synuclein). Such changes have a high sensitivity and specificity. which makes these important complementary analyzes for accurate pathological diagnosis. We suggest that lowering the age of the onset of symptoms of greater than 45 years to older than 35 years would increase the diagnostic sensitivity for cases with IBM this study from 83% to 100%. With this study, it was possible to characterize clinically and histologically the patients with IBM in our centers, and provide evidence of the benefit of using degeneration and autophagy markers for diagnosis and for determining pathways or cellular systems involved in the pathogenesis of the disease

[ES] El equilibrio de la homeostasis de proteínas es esencial para asegurar la funcionalidad celular. La expresión de proteínas propensas a plegarse mal induce la formación de agregados tóxicos que alteran el correcto funcionamiento de estos sistemas de control, lo que conduce a un desequilibrio de la homeostasis de proteínas, y por consiguiente a una afectación patológica. Varias enfermedades neurodegenerativas, como la enfermedad de Huntington (EH), Parkinson, Alzheimer, entre otras, tienen en común esta marca patológica molecular. Especialmente, la EH pertenece a un grupo de patologías producidas por proteínas que contienen expansiones de poliQs (varias ataxias espinocerebelosas, la atrofia muscular bulbar y espinal y la atrofia dentatorubro-pálidoluisiana), que hacen que estos péptidos sean propensos a la agregación, y causen los problemas que hemos descrito. A pesar de que estas enfermedades son genéticas, y se conoce su causa molecular, se cree que la presencia de variantes alélicas en otros genes puede exacerbar o ralentizar la agregación de proteínas con poliQs. Por tanto, la identificación de estos genes permitirá profundizar en los mecanismos moduladores de la dinámica de agregación de poliQs e identificar dianas terapéuticas frente a la toxicidad de poliQs. También es ampliamente conocido que el ARN que porta tripletes CAG tiene carácter patogénico. En este trabajo hemos desarrollado modelos, empleando C. elegans, que muestran signos indirectos de que están expresando transcritos CAG patogénicos, puesto que los tejidos diana están alterados. Usamos uno de estos modelos, que perturba la función de las neuronas GABAérgicas del gusano, para realizar un cribado de 85 compuestos farmacológicos, que nos llevó a identificar cuatro compuestos que reducían los defectos motores en estos animales. Además de poliQs y transcritos CAG, también se producen péptidos derivados de una traducción no canónica, conocida como traducción RAN. En relación a esto, hemos profundizado en la identificación y modelización de estos péptidos en C. elegans mediante la expresión de expansiones CAG fusionadas a proteínas fluorescentes para su detección in vivo. Además hemos empleado otros modelos ya existentes, para caracterizar potenciales dianas terapéuticas, como AMPK, la cual puede ser activada por diferentes sustancias. Sin embargo, algunas sustancias, como la metformina o el salicilato, son pleiotrópicas. Por tanto, hemos caracterizado la activación sinérgica de AMPK, mediante metformina y salicilato, para reducir el estrés por agregados de poliQs, con lo que podríamos evitar que otras dianas resulten activadas. Por último, hemos demostrado que este tratamiento sinérgico reduce la toxicidad inducida por la α -sinucleína implicada en la enfermedad de Parkinson. Por otro lado, hemos caracterizado en C. elegans un nuevo alelo que potencia la la agregación de poliQs, vlt10, en el gen unc-1. Nuestros resultados sugieren que la mutación unc-1(vlt10) perturba la sinapsis eléctrica entre las neuronas sensoriales IL2 y ASJ, induciendo un exceso de señalización hormonal que requiere la función de la sulfotransferasa SSU-1. También hemos demostrado que la diana de esta señal es un receptor nuclear llamado NHR-1. En este mismo capítulo, hemos identificado otra ruta de señalización hormonal, mediada por otro receptor nuclear (DAF-12), que tiene un papel protector. Se desconoce qué hormona modula la actividad de NHR-1. Sin embargo, hemos identificado que algunos de los genes regulados por NHR-1 están relacionados con el metabolismo lipídico. Además, hemos observado que la disrupción de unc-1 induce la acumulación de lípidos en los gusanos, pero a la vez estos animales contienen menos ácidos grasos totales. Esto sugiere que las grasas juegan un papel fundamental en la modulación de la agregación de poliQs, y quizás señala posibles dianas terapéuticas contra enfermedades causadas / [CA] L'equilibri de l'homeòstasi de proteïnes és essencial per a assegurar la funcionalitat cel·lular. L'expressió de proteïnes propenses a plegar-se malament indueix la formació d'agregats tòxics i altera el correcte funcionament dels sistemes de control, cosa que condueix a un desequilibri de l'homeòstasi de proteïnes, i per consegüent a una afectació patològica. Diverses malalties neurodegeneratives, com la malaltia de Huntington (MH), Parkinson i Alzheimer, entre altres, tenen en comú aquesta signatura patològica. Especialment, la MH pertany a un grup de patologies produïdes per proteïnes que contenen expansions de poliQs (s'inclouen diverses atàxies espinocerebel·loses 1, 2, 3, 6, 7 i 17, l'atròfia muscular bulbar i espinal, i l'atròfia dentatorúbrica-pàl·lidaluisiana), que fan que aquests pèptids siguen propensos a l'agregació, i causen els problemes que hem descrit. Malgrat que aquestes malalties són genètiques i es coneix la seva causa molecular, es creu que la presència de variants al·lèliques en gens pot incrementar o alentir l'agregació de proteïnes amb poliQs. Per tant, la identificació de gens modificadors permet aprofundir en els mecanismes moduladors de la dinàmica d'agregació de poliQs ens permet trobar dianes terapèutiques enfront de la toxicitat de poliQs. També és àmpliament conegut que l'ARN que contenen expansions CAG té caràcter patogènic. Per tant, hem desenvolupat models, utilitzant C. elegans, en els quals es mostren signes indirectes que expressen transcrits patogènics, ja que els teixits diana revelen una funcionalitat alterada. Utilitzant aquests models, que alteren la funció de les neurones GABAèrgiques del cuc, hem realitzat un cribratge de 85 compostos farmacològics, que ens va portar a identificar quatre compostos que reduïen els defectes motors en aquests animals. A més de poliQs i l'ARN que conté expansions de CAG, es produeixen pèptids derivats d'una traducció no canònica, coneguda com a traducció RAN. En relació amb això, hem aprofundit en la identificació i modelització d'aquests pèptids en C. elegans mitjançant l'expressió d'expansions CAG fusionades a proteïnes fluorescents per a la seva detecció in vivo. A més hem emprat models ja generats, per a caracteritzar potencials dianes terapèutiques, com AMPK puga ser activat per diversos fàrmacs. No obstant això, alguns activadors, com la metformina o el salicilat, són substàncies pleiotròpiques. Per tant, hem caracteritzat l'activació sinèrgic de AMPK, mitjançant metformina i salicilat, per a reduir l'estrés induït per agregats de poliQs i s'evita l'activació de dianes no desitjades. I finalment, hem demostrat que aquest tractament sinèrgic podria ser utilitzat per a reduir proteïnes tòxiques com la α-sinucleína, causant de la malaltia de Parkinson. D'altra banda, hem caracteritzat un nou modulador de l'agregació de poliQs, vlt10, en el gen unc-1, que produeix un augment d'agregació de poliQs. Els nostres resultats suggereixen que la mutació unc-1(vlt10) pertorba la sinapsi elèctrica entre les neurones sensorials IL2 i ASJ, induint un excés de senyalització hormonal que requereix la funció de la sulfotransferasa SSU-1. També hem demostrat que la diana d'aquest senyal és un receptor nuclear anomenat NHR-1. En el mateix capítol, hem identificat una altra ruta de senyalització hormonal, mitjançada per un altre receptor nuclear (DAF-12), que té un paper protector. Es desconeix l'hormona que modula l'activitat de NHR-1. No obstant això, hem identificat que alguns del genes regulats per NHR-1 estan relacionats amb el metabolisme lipídic. els resultats han sigut confirmats. També hem observat que la disrupció de unc-1 indueix l'acumulació de lípids en els cucs, però simultàniament aquests animals contenen menys àcids grassos totals. Això suggereix que els greixos juguen un paper fonamental en la modulació de l'agregació de poliQs, i potser assenyala / [EN] The balance of protein homeostasis is essential to ensure cellular functionality. The expression of proteins that are prone to misfolding induces the formation of toxic aggregates, which leads to an imbalance in protein homeostasis and pathological consequences. Several neurodegenerative diseases, such as Huntington disease (HD), Parkinson, Alzheimer, among others, have this molecular pathological mark in common. HD belongs to a group of pathologies produced by proteins that contain expansions of polyQs (several spinocerebellar ataxias 1, 2, 3, 6, 7 and 17, bulbar and spinal muscular atrophy and the dentatorubral-pallidoluysian atrophy), which make these peptides prone to aggregation, and cause the problems described above. Although these diseases are genetic, and their molecular cause is known, it is believed that the presence of allelic variants in other genes can exacerbate or slow the polyQ aggregation. Therefore, the identification of these genes will allow delving into the modulating mechanisms of the polyQ aggregation dynamics and find therapeutic targets against the polyQ toxicity. In addition, RNA that contains CAG triplets is pathogenic. In this work we have developed models using C. elegans that show indirect signs of pathogenic transcript expression since altered functionality was observed in target tissues. We use a model, which disturbs the function of the worm's GABAergic neurons, to screen for 85 pharmacological compounds, which led us to identify four compounds that reduced motor defects in these animals. In addition to polyQs and CAG transcripts, also are produced peptides derived from a non-canonical translation, known as RAN translation. In this regard, we have delved into the identification and modelling of these peptides in C. elegans through the expression of CAG expansions fused to fluorescent proteins to investigate them in vivo. Furthermore, we have used models previously generated to characterize potential therapeutic targets, such as AMPK. This enzyme can be activated using different compounds. However, some activators, such as metformin or salicylate, are pleiotropic substances. Therefore, in the second chapter of this thesis, we have characterised the synergistic activation of AMPK, using metformin and salicylate, to reduce the stress induced by polyQ aggregates and prevent possible unwanted targets from being activated. Finally, we have shown that this synergistic treatment could be used to reduce α-synuclein toxicity, which is involved in Parkinson disease. On the other hand, we have characterised a new allele that enhances polyQ aggregation, vlt10, in the unc-1 gene. Our results suggest that the unc-1(vlt10) mutation disturbs the electrical synapse between sensory neurons IL2 and ASJ, inducing an excess of hormonal signalling that requires the function of the sulfotransferase SSU-1. We have also shown that the target of this signal is the nuclear receptor NHR-1. In the same chapter, we have identified another hormonal signalling pathway, mediated by another nuclear receptor (DAF-12), which has a protective role. It is unknown which hormone modulates the activity of NHR-1. However, we have identified several genes that regulate lipid metabolism and whose expression could be modulated by NHR-1. In addition, we have observed that the disruption of unc-1 induces the accumulation of lipids in worms, but at the same time these animals contain less total fatty acids. Thus, our results suggest that the metabolism of fats play a key role in modulating polyQs aggregation, highlighting potential therapeutic targets against diseases caused by aggregation-prone proteins. / Gómez Escribano, AP. (2021). Modelos de toxicidad inducidos por microsatélites CAG y caracterización de dianas terapéuticas en C. elegans [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/166783

O câncer de pele é um dos mais frequentes entre humanos, sendo o melanoma o tipo menos comum, mas com grande importância devido à agressividade que ele apresenta. Um dos principais agentes etiológicos deste tipo de tumor é a radiação ultravioleta proveniente da luz solar. A fração de radiação ultravioleta B (UVB) gera dano no DNA e induz alterações nas células da pele após a exposição prolongada e sem proteção. A resposta à luz UVB em melanócitos e melanomas é diferente, mostrando a importância do perfil celular. O efeito genotóxico da luz UVB pode alterar a expressão de moléculas como galectina-3 e MAPKs, desencadeando respostas UVB-dependentes. Galectina-3 é uma lectina que reconhece beta-galactosídeos e está envolvida na regulação de diversos processos celulares que modificam a viabilidade celular e a proliferação. Esta molécula é ubiquamente expressa apresentando um comportamento específico dependendo da sua localização subcelular. No presente trabalho mostramos que a distribuição de galectina-3 em melanoma e melanócitos é ampla, encontrando-se tanto no núcleo como no citoplasma, podendo ser modificada após irradiação UVB ou ainda secretada para o meio extracelular. Além disso, observamos que a luz UVB ativa a via de MAPKs, proteínas quinases ativadas por mitógenos envolvidas no crescimento, sobrevivência, diferenciação e resposta a estresse, em melanócitos e em melanomas poucos minutos após a exposição à UVB. Uma maior atividade de p38 e de ERK é evidenciada em melanomas, enquanto que em melanócitos a via de p38 é a mais ativa, corroborando a noção de que a resposta celular à luz UVB difere entre melanócitos e melanoma. As moléculas p38 e JNK são proteínas quinases ativada pelo estresse (SAPK). A via de JNK não é tão responsiva em alguns melanomas, mas ativação desta molécula parece estar envolvida com a sobrevivência celular e a translocação mitocondrial após UVB. Em adição, a inibição de JNK leva ao aumento de morte celular em linhagens melanocíticas irradiadas e não irradiadas, e em melanoma induz morte e aumenta autofagia após irradiação. Esta molécula parece interagir com galectina-3 em modelos murinos, mas não em melanomas humanos, enquanto que ERK interage fisicamente com galectina-3 em melanócitos e melanomas humanos, independente de UVB. Através do silenciamento de galectina-3 pela técnica de RNA de interferência, mostramos o aumento da ativação da via de ERK após irradiação e de proteínas downstream de ERK, promovendo a proliferação celular em melanomas nessas condições. Em melanócitos parece existir uma regulação negativa da via de ERK por galectina-3 acompanhada de uma diminuição da viabilidade celular após o silenciamento dessa lectina, independente de UVB. Estes resultados mostram que galectina-3 é uma importante reguladora de eventos associados com sobrevivência e morte celular em melanoma. Por outro lado, em melanomas a ausência de galectina-3 induz aumento da proliferação associada à ativação de ERK, evidenciando a importância do tipo celular na ação de galectina-3 / Skin cancer is the most common cancer among humans, melanoma being the least common type but very important due to its aggressive behavior. A major etiologic agent of this type of tumor is ultraviolet radiation from the sunlight. The ultraviolet B rays (UVB) cause DNA damage and induce alterations over the skin cells after prolonged exposition without protection. The UVB response in melanocytes and melanoma cells is different. This shows the importance of the cellular profile. The genotoxic effect of UVB light can alter the expression of molecules such as galectine-3 and MAPKs and also triggers multiple responses UVB-dependent. Galectin-3 is a lectin that recognizes beta-galactosides. It is involved in the regulation of many cellular processes that modify cellular viability and proliferation and presents specific behavior depending on its subcellular localization. In the present study we showed that galectine-3 distribution in melanoma cells and melanocytes is large, lying both in the nucleus and in the cytoplasm. After UVB irradiation this distribution could be modified or even galactine-3 secreted itself into the extracellular space. Moreover, we observed that UVB light activates the mitogen-activated protein kinase pathway (MAPK) involved in growth, survival, differentiation and stress-response in melanocytes and in melanoma cells just a few minutes after exposure. An increased activity of p38 and ERK was observed in melanomas, while in melanocytes just p38 pathway was highly active, supporting the notion that the cellular response to UVB light differs between melanocytes and melanoma cells. The molecules p38 and JNK are stress-activated protein kinases (SAPK). The JNK pathway is not responsive in some melanoma cells, but the activation of this molecule appears to be involved in cell survival and mitochondrial translocation after being exposed to UVB. Inhibition of JNK leads to increased cell death in irradiated and non-irradiated melanocytic lineage, but in melanoma cells induces cell death and increased autophagy only after irradiation. This molecule seems to interact with galectin-3 in mouse models but not in human melanomas, whereas ERK physically interacts with galectin-3 in human melanocytes and melanoma cells, regardless of UVB exposure. Through the knockdown of galectin-3 by siRNA, we showed increased activation of the ERK and its downstream pathway after irradiation, thus inducing cell proliferation. In melanocytes seems to be a negative regulation of the ERK pathway by galectin-3 accompanied by a decrease in cell viability after its knockdown regardless of UVB exposure. These results show that galectin-3 is an important regulatory molecule of events associated with cell death and survival in melanoma, which has different behavior depending on the cell type

Várias condições podem estar relacionadas com a atrofia muscular, tais como inatividade, envelhecimento, septicemia, diabetes, câncer e uso de glicocorticoides. Em tentativa prévia de prevenir tal condição catabólica secundário ao uso de glicocorticoide, através da suplementação de ômega-3 (N-3), observamos um agravamento da atrofia muscular, afetando mais tipos de fibras musculares, usualmente poupadas pelo glicocorticoide, fibras tipo 1 por exemplo. Entretanto, não foi possível determinar quais as propriedades dessa interação. Portanto, o objetivo deste estudo foi de avaliar a ação do Ômega-3 associada a dexametasona e de diferentes glicocorticoides em dose equipotente sobre o peso corporal; área de secção transversa muscular; perfil de ácidos graxos; expressão gênica de fatores de transcrição musculares e atrogenes (Atrogina 1 e MuRF-1); expressão proteica de componentes das vias do IGF-1/Akt/mTOR, Ras/Raf/MEK/ERK e Miostatina/Smad2/3; e expressão de receptores de glicocorticoides na musculatura esquelética de ratos. Metodologia: Ratos Wistar suplementados ou não com ômega-3 (100mg/kg/dia de EPA) por 40 dias receberam dexametasona (DX) subcutânea (2,5 e 1,25mg/kg/dia) nos últimos 10 dias de suplementação. Para estudo dos demais glicocorticoides, ratos sem suplementação receberam deflazacorte (DC), metilprednisolona (MP) em dose/volume equipotente ao de dexametasona (DC 10 e 20mg/kg/dia e MP6,7 e 13,3mg/kg/dia) por 10 dias. Constituindo 10 grupos: CT, N-3, DX1,25, DX2,5, DX1,25+N-3, DX2,5+N-3, MP6, MP13, DC10 e DC20. Através de estudo histológico, imuno-histoquímico, PCR em tempo real e Western blotting, foram avaliados a área transversa dos diferentes tipos de fibras musculares; a expressão de receptor de glicocorticoide na fibra muscular; a expressão gênica dos atrogenes e fatores de transcrição; expressão de proteínas das vias IGF-1, Miostatina e MEK/ERK. Resultados: A administração de N-3 influenciou a atrofia por DX causando maior atrofia em fibras do tipo 1 e 2A, aumento na expressão proteica de FoxO3a total, P-Smad3, LC3-II e gênica (mRNA) de REDD-1, Atrogina-1/MAFbx. De forma isolada o ômega-3 reduziu a expressão de P-FoxO3a, PGC1alfa, a quantidade de ácido araquidônico e a expressão de mRNA do IRS-1 com aumento na expressão de LC3-II. A comparação entre glicocorticoides mostrou que a MP (13mg/kg/dia) acarretou maior impacto no peso corporal e muscular; o DC (10mg/kg/dia) causou menor atrofia em fibras 2B em relação aos demais glicocorticoides. A DX causou maior impacto sobre o Akt total em comparação com os demais glicocorticoides, em P-Akt o grupo DX1,25 teve menor expressão em relação a outros glicocorticoides em dose equipotente. Todos os glicocorticoides afetaram a expressão de P-FOXO3a. Na expressão de ERK1/2 e P-ERK1/2, MP6 foi o grupo com maior prejuízo à fosforilação em relação aos demais em dose equipotente. Já na avaliação da via Miostatina/Smad2/3 os grupos MP 6, MP13 e DC20 mostraram maior expressão de Smad2/3 total e P-Smad3. A expressão gênica de REDD-1 e MYOD foi aumentada nos grupos MP6 e MP13 em relação aos demais grupos; REDD2 no grupo DC20 foi menor em relação ao grupo DX2,5. A expressão de Miostatina foi menor nos grupos DX2,5 e DC20, sendo o DC a droga com menor impacto sobre os atrogenes MuRF-1 e Atrogina-1. DX1,25 e DX2,5 causaram menor expressão de IRS-1 entre os grupos de glicocorticoides. Conclusões: Ômega-3 pode aumentar a atrofia muscular causada por DX em fibras 1 e 2A, possivelmente relacionado com aumento da expressão de FoxO3a, REDD-1 e Atrogina-1, diminuição na expressão de PGC1alfa e P-FoxO3a, nas quantidades de ácido araquidônico com aumento da atividade lisossomal. Comparando diferentes glicocorticoides, a MP tende a produzir maior impacto nos pesos corporal e muscular, o DC é menos prejudicial as fibras do tipo 2B, entretanto, afeta predominantemente fibras do tipo 1, da mesma forma que a DX na dosagem de 1,25mg/kg/dia. A DX tende a afetar mais a expressão de Akt total e fosforilado que os demais glicocorticoides. A MP afeta mais a via Ras/Raf/MEK/ERK e expressão de REDD-1 em relação aos demais glicocorticoides, e o DC e MP mostram maior expressão de Smad2/3 total e fosforilada em relação ao DX após 10 dias de administração / Several conditions may be related to muscle atrophy, such as inactivity, aging, septicemia, diabetes, cancer and use of glucocorticoids. In a previous attempt to prevent such glucocorticoid catabolic condition, through the supplementation of omega-3 (N-3), we observed a worsening of muscular atrophy, affecting more types of muscle fibers, usually spared by glucocorticoid, type 1 fibers for example. However, it was not possible to determine the properties of this interaction. Therefore, the objective of this study was to evaluate the action of omega-3 associated with dexamethasone and different glucocorticoids in equipotent dose on body weight; muscle cross-sectional area; fatty acid profile; gene expression of muscle transcription factors and atrogenes (Atrogin-1 and MuRF-1); protein expression of IGF-1/Akt/mTOR, Ras/Raf/MEK/ERK and Myostatin/Smad2/3 pathways components; and expression of glucocorticoid receptors in the skeletal musculature of rats. Methods: Wistar rats given orally or not with omega-3 (100mg/kg/day of EPA) for 40 days received subcutaneous dexamethasone (DX) (2.5 or 1.25mg/kg/day) during the last 10 days of supplementation. For the other glucocorticoids, rats without supplementation received deflazacorte (DC) or methylprednisolone (MP) in dose/volume equivalent to that of dexamethasone (DC 10 or 20mg/kg/day and MP6.7 or 13.3mg/kg/day) for 10 days. Comprising 10 groups: CT, N-3, DX1.25, DX2.5, DX1.25 + N-3, DX2.5 + N-3, MP6, MP13, DC10 and DC20. Through histological, immunohistochemical, real-time PCR and Western blotting, we evaluated the transverse area of the different muscle fibers; the expression of glucocorticoid receptor; the gene expression of atrogenes and transcription factors; protein expression of the IGF-1, Myostatin and MEK/ERK pathways. Results: N-3 administration influenced DEXA atrophy causing increased atrophy in type 1 and 2A fibers, increased protein expression of total FoxO3a, P-Smad3, LC3-II, and REDD-1 gene (mRNA), Atrogin-1/MAFbx isolated omega-3 reduced the expression of P-FoxO3a, PGC1alpha, the amount of arachidonic acid and the expression of IRS-1 mRNA with increased expression of LC3-II. The comparison between glucocorticoids showed that MP13 had a greater impact on body and muscle weight; the DC10 caused less atrophy in 2B fibers in relation to the other glucocorticoids. DX, caused greater impact on total Akt compared to the other glucocorticoids, in P-Akt the DX1,25 group had lower expression to other equipotent dose glucocorticoids. All glucocorticoids affect the expression of P-FOXO3a. In the of ERK1/2 and P-ERK1/2 protein expression, the MP6 was the group with the greatest damage to the phosphorylation in relation to the others in equipotent dose. In the evaluation of the Myostatin/Smad2/3 pathway MP 6, MP13 and DC20 showed higher expression of total Smad2/3 and P-Smad3. The gene expression of REDD-1 and MYOD was increased in the MP6 and MP13 groups compared to the other groups, REDD2 in the DC20 group was lower in relation to the DX2.5 group. Myostatin expression was lower in the DX2.5 and DC20 groups, with DC being the drug with less impact on atrogenes MuRF-1 and Atrogin-1. DX1.25 and DX2.5 caused lower IRS-1 expression among the glucocorticoid groups. Conclusions: Omega-3 may increase muscle atrophy caused by DX in fibers 1 and 2A, possibly related to increased expression of FoxO3a, REDD-1 and Atrogin-1, decreased expression of PGC1alpha and P-FoxO3a, in the amounts of acid arachidonic with increased lysosomal activity. Comparing different glucocorticoids, MP tends to produce a greater impact on body and muscular weights, DC is less harmful to type 2B fibers, however, it predominantly affects type 1 fibers, in the same way as DX in the dosage of 1.25mg/kg/day. DX tends to affect total and phosphorylated Akt expression more than other glucocorticoids. MP affects more the Ras/Raf/MEK/ERK pathway and REDD-1 expression in relation to the other glucocorticoids, and DC and MP show a higher expression of total and phosphorylated Smad2/3 compared to DX after 10 days of administration

Sialidose é uma doença neurossomática causada pela deficiência congênita da neuraminidase-1 (Neu1), enzima envolvida na regulação do catabolismo de sialoglicoconjugados nos lisossomos. Com o acúmulo de sialoglicoconjugados, ocorre comprometimento sistêmico e neurológico. Achados histológicos musculares incluem expansão da matriz extracelular (MEC) devido à proliferação anormal de fibroblastos, invasão das fibras musculares por componentes da MEC, fragmentação do citoplasma, formação vacuolar e atrofia das fibras musculares. Entretanto o mecanismo da atrofia muscular na deficiência de Neu1 não está completamente esclarecido, sendo o objetivo desse estudo. Desnervou-se o músculo gastrocnêmio direito de camundongos com deficiência de Neu1 (Neu1 -/-) e de controles Neu1 +/+. Os animais foram eutanasiados 0, 3, 7, 14 e 21 dias pós desnervação. Os músculos desnervados e contralaterais foram submetidos às seguintes análises: 1) histologia geral e medida da área transversa das fibras; 2) autofagia, através da avaliação da presença de vacúolos autofágicos por estudo ultraestrutural e da análise da expressão da proteína LC3; 3) ativação do sistema lisossomal, por reação de fosfatase ácida e análise da expressão proteica de catepsina L e lamp1; 4) deposição de colágeno e infiltração de tecido conjuntivo no tecido muscular; 5) níveis das proteínas Akt e GSK3b; 6) expressão dos atrogenes MuRF1 e Atrogina-1; 7) níveis da proteína MyoD, relacionada à diferenciação muscular; e 8) expressão dos genes Neu1, Neu2, Neu3 e Neu4. Os animais Neu1-/- apresentaram menor peso corporal e muscular compararando-se com animais Neu1 +/+. Houve redução progressiva da área das fibras dos músculos desnervados em relação aos músculos contralaterais. Os animais Neu1-/- apresentaram atrofia muscular basal, com aumento acentuado dos espaços endomisiais e perimisiais. Ocorreu formação de vacúolos autofágicos a partir de 14 dias de desnervação tanto em animais Neu1+/+ quanto em Neu1-/-. Os níveis de expressão proteica de catepsina L e de lamp1 aumentaram a partir de 14 dias de desnervação, mais notadamente em músculos desnervados de camundongos Neu1-/-. A expressão proteica de colágeno III mostrou-se aumentada em animais Neu1-/-, principalmente após desnervação. A expressão proteica da forma fosforilada do Akt (forma ativada) diminuiu após 21 dias de desnervação principalmente em músculos desnervados de animais Neu1+/+. Os níveis de PGSK3 b, forma inativa de GSK3b, diminuíram após a desnervação, em animais Neu1+/+ e animais Neu1-/-. Houve aumento na expressão gênica de Atrogina-1 e MuRF1 após 3 e 7 dias de desnervação, respectivamente; a expressão gênica de Atrogina-1 nos camundongos Neu1-/- teve um aumento atrasado, mostrando diferença significante após 7 dias de desnervação. Não houve diferença significativa entre níveis proteicos de MyoD. A expressão gênica de Neu1 mostrou-se elevada em músculos desnervados de animais Neu1+/+. Conclui-se, portanto, que a Neu1 parece atuar na regulação da massa muscular principalmente controlando o processo de ativação do sistema lisossomal, porém aparentemente sem afetar a autofagia / Sialidosis, a severe neurosomatic disease, results from congenital neuraminidase-1 (Neu1) deficiency. This enzyme regulates the catabolism of sialoglycoconjugates in the lysosomes. Systemic and neurologic manifestations occur due to the sialoglycoconjugates accumulation. In the mouse model for Neu1 deficiency, the muscle histologic findings include extracellular matrix (ECM) expansion, due to abnormal fibroblast proliferation, muscle fibers invasion by ECM components, cytoplasm fragmentation, vacuolar formation and muscle atrophy. Nevertheless the mechanisms of muscle atrophy in Neu1 deficiency are not completely known. This study was designed to investigate Neu1 involvement in muscle atrophy process. Denervation of gastrocnemius muscle was performed by sectioning sciatic nerve from Neu1 deficient mice (Neu1 -/-) and from normal control Neu1 +/+; the animals were euthanized 0, 3, 7, 14 and 21 days after denervation. Denervated and control muscles were collected and submitted to several analysis: 1) histological; 2) autophagic vacuoles formation, performed by ultrastructural analysis and LC3 protein expression; 3) acid phosphatase reaction, lamp1 and cathepsin L protein expression, to analyze lysosomal activation; 4) collagen deposition and fibrous formation; 5) proteins involved with muscle trophism, Akt and GSK3b; 6) MuRF1 and Atrogin-1 gene expression; 7) MyoD protein expression; 8) Neu1, Neu2, Neu3 and Neu4 genes expression. Neu1 -/- mice presented decreased body and muscle weight comparing to Neu1 +/+ animals. Muscle fiber cross-sectional area was reduced in denervated muscles comparing to contralateral muscles. Neu1 -/- mice muscles presented basal atrophy and increase of endomisial and perimisial spaces, which became more evident after denervation. After 14 days of denervation, autophagosome formation was noticed on Neu1 +/+ and Neu1-/- animals. Cathepsin L protein levels were increased after 14 and 21 days of denervation, especially in denervated muscles from Neu1 -/- mice. Lamp1 protein expression was increased in Neu1-/- animals. Type III collagen protein levels were increased in Neu1-/- animals. There were no significant differences between MyoD protein levels. P-Akt, active form of Akt protein levels, decreased after 21 days of denervation, especially in denervated muscles from control group animals, indicating that protein synthesis is decreased. P-GSK3b, inactive form of GSK3b decreased in denervated muscles from Neu1 -/- and Neu1 +/+ animals, which indicates that this protein remained activated during muscle atrophy process. There were significant differences in Atrogin-1 and MuRF1 gene expression levels after 3 and 7 days of denervation. Neu1 -/- animals muscles presented a delayed Atrogin-1 response. Neu1 gene expression was increased in denervated muscles from Neu1 +/+ mice. These findings suggest that Neu1 seems to act in the regulation of muscle mass mainly by controlling the process of lysosomal system activation, but apparently without affecting autophagy

Sialidose é uma doença neurossomática causada pela deficiência congênita da neuraminidase-1 (Neu1), enzima envolvida na regulação do catabolismo de sialoglicoconjugados nos lisossomos. Com o acúmulo de sialoglicoconjugados, ocorre comprometimento sistêmico e neurológico. Achados histológicos musculares incluem expansão da matriz extracelular (MEC) devido à proliferação anormal de fibroblastos, invasão das fibras musculares por componentes da MEC, fragmentação do citoplasma, formação vacuolar e atrofia das fibras musculares. Entretanto o mecanismo da atrofia muscular na deficiência de Neu1 não está completamente esclarecido, sendo o objetivo desse estudo. Desnervou-se o músculo gastrocnêmio direito de camundongos com deficiência de Neu1 (Neu1 -/-) e de controles Neu1 +/+. Os animais foram eutanasiados 0, 3, 7, 14 e 21 dias pós desnervação. Os músculos desnervados e contralaterais foram submetidos às seguintes análises: 1) histologia geral e medida da área transversa das fibras; 2) autofagia, através da avaliação da presença de vacúolos autofágicos por estudo ultraestrutural e da análise da expressão da proteína LC3; 3) ativação do sistema lisossomal, por reação de fosfatase ácida e análise da expressão proteica de catepsina L e lamp1; 4) deposição de colágeno e infiltração de tecido conjuntivo no tecido muscular; 5) níveis das proteínas Akt e GSK3b; 6) expressão dos atrogenes MuRF1 e Atrogina-1; 7) níveis da proteína MyoD, relacionada à diferenciação muscular; e 8) expressão dos genes Neu1, Neu2, Neu3 e Neu4. Os animais Neu1-/- apresentaram menor peso corporal e muscular compararando-se com animais Neu1 +/+. Houve redução progressiva da área das fibras dos músculos desnervados em relação aos músculos contralaterais. Os animais Neu1-/- apresentaram atrofia muscular basal, com aumento acentuado dos espaços endomisiais e perimisiais. Ocorreu formação de vacúolos autofágicos a partir de 14 dias de desnervação tanto em animais Neu1+/+ quanto em Neu1-/-. Os níveis de expressão proteica de catepsina L e de lamp1 aumentaram a partir de 14 dias de desnervação, mais notadamente em músculos desnervados de camundongos Neu1-/-. A expressão proteica de colágeno III mostrou-se aumentada em animais Neu1-/-, principalmente após desnervação. A expressão proteica da forma fosforilada do Akt (forma ativada) diminuiu após 21 dias de desnervação principalmente em músculos desnervados de animais Neu1+/+. Os níveis de PGSK3 b, forma inativa de GSK3b, diminuíram após a desnervação, em animais Neu1+/+ e animais Neu1-/-. Houve aumento na expressão gênica de Atrogina-1 e MuRF1 após 3 e 7 dias de desnervação, respectivamente; a expressão gênica de Atrogina-1 nos camundongos Neu1-/- teve um aumento atrasado, mostrando diferença significante após 7 dias de desnervação. Não houve diferença significativa entre níveis proteicos de MyoD. A expressão gênica de Neu1 mostrou-se elevada em músculos desnervados de animais Neu1+/+. Conclui-se, portanto, que a Neu1 parece atuar na regulação da massa muscular principalmente controlando o processo de ativação do sistema lisossomal, porém aparentemente sem afetar a autofagia / Sialidosis, a severe neurosomatic disease, results from congenital neuraminidase-1 (Neu1) deficiency. This enzyme regulates the catabolism of sialoglycoconjugates in the lysosomes. Systemic and neurologic manifestations occur due to the sialoglycoconjugates accumulation. In the mouse model for Neu1 deficiency, the muscle histologic findings include extracellular matrix (ECM) expansion, due to abnormal fibroblast proliferation, muscle fibers invasion by ECM components, cytoplasm fragmentation, vacuolar formation and muscle atrophy. Nevertheless the mechanisms of muscle atrophy in Neu1 deficiency are not completely known. This study was designed to investigate Neu1 involvement in muscle atrophy process. Denervation of gastrocnemius muscle was performed by sectioning sciatic nerve from Neu1 deficient mice (Neu1 -/-) and from normal control Neu1 +/+; the animals were euthanized 0, 3, 7, 14 and 21 days after denervation. Denervated and control muscles were collected and submitted to several analysis: 1) histological; 2) autophagic vacuoles formation, performed by ultrastructural analysis and LC3 protein expression; 3) acid phosphatase reaction, lamp1 and cathepsin L protein expression, to analyze lysosomal activation; 4) collagen deposition and fibrous formation; 5) proteins involved with muscle trophism, Akt and GSK3b; 6) MuRF1 and Atrogin-1 gene expression; 7) MyoD protein expression; 8) Neu1, Neu2, Neu3 and Neu4 genes expression. Neu1 -/- mice presented decreased body and muscle weight comparing to Neu1 +/+ animals. Muscle fiber cross-sectional area was reduced in denervated muscles comparing to contralateral muscles. Neu1 -/- mice muscles presented basal atrophy and increase of endomisial and perimisial spaces, which became more evident after denervation. After 14 days of denervation, autophagosome formation was noticed on Neu1 +/+ and Neu1-/- animals. Cathepsin L protein levels were increased after 14 and 21 days of denervation, especially in denervated muscles from Neu1 -/- mice. Lamp1 protein expression was increased in Neu1-/- animals. Type III collagen protein levels were increased in Neu1-/- animals. There were no significant differences between MyoD protein levels. P-Akt, active form of Akt protein levels, decreased after 21 days of denervation, especially in denervated muscles from control group animals, indicating that protein synthesis is decreased. P-GSK3b, inactive form of GSK3b decreased in denervated muscles from Neu1 -/- and Neu1 +/+ animals, which indicates that this protein remained activated during muscle atrophy process. There were significant differences in Atrogin-1 and MuRF1 gene expression levels after 3 and 7 days of denervation. Neu1 -/- animals muscles presented a delayed Atrogin-1 response. Neu1 gene expression was increased in denervated muscles from Neu1 +/+ mice. These findings suggest that Neu1 seems to act in the regulation of muscle mass mainly by controlling the process of lysosomal system activation, but apparently without affecting autophagy

Várias condições podem estar relacionadas com a atrofia muscular, tais como inatividade, envelhecimento, septicemia, diabetes, câncer e uso de glicocorticoides. Em tentativa prévia de prevenir tal condição catabólica secundário ao uso de glicocorticoide, através da suplementação de ômega-3 (N-3), observamos um agravamento da atrofia muscular, afetando mais tipos de fibras musculares, usualmente poupadas pelo glicocorticoide, fibras tipo 1 por exemplo. Entretanto, não foi possível determinar quais as propriedades dessa interação. Portanto, o objetivo deste estudo foi de avaliar a ação do Ômega-3 associada a dexametasona e de diferentes glicocorticoides em dose equipotente sobre o peso corporal; área de secção transversa muscular; perfil de ácidos graxos; expressão gênica de fatores de transcrição musculares e atrogenes (Atrogina 1 e MuRF-1); expressão proteica de componentes das vias do IGF-1/Akt/mTOR, Ras/Raf/MEK/ERK e Miostatina/Smad2/3; e expressão de receptores de glicocorticoides na musculatura esquelética de ratos. Metodologia: Ratos Wistar suplementados ou não com ômega-3 (100mg/kg/dia de EPA) por 40 dias receberam dexametasona (DX) subcutânea (2,5 e 1,25mg/kg/dia) nos últimos 10 dias de suplementação. Para estudo dos demais glicocorticoides, ratos sem suplementação receberam deflazacorte (DC), metilprednisolona (MP) em dose/volume equipotente ao de dexametasona (DC 10 e 20mg/kg/dia e MP6,7 e 13,3mg/kg/dia) por 10 dias. Constituindo 10 grupos: CT, N-3, DX1,25, DX2,5, DX1,25+N-3, DX2,5+N-3, MP6, MP13, DC10 e DC20. Através de estudo histológico, imuno-histoquímico, PCR em tempo real e Western blotting, foram avaliados a área transversa dos diferentes tipos de fibras musculares; a expressão de receptor de glicocorticoide na fibra muscular; a expressão gênica dos atrogenes e fatores de transcrição; expressão de proteínas das vias IGF-1, Miostatina e MEK/ERK. Resultados: A administração de N-3 influenciou a atrofia por DX causando maior atrofia em fibras do tipo 1 e 2A, aumento na expressão proteica de FoxO3a total, P-Smad3, LC3-II e gênica (mRNA) de REDD-1, Atrogina-1/MAFbx. De forma isolada o ômega-3 reduziu a expressão de P-FoxO3a, PGC1alfa, a quantidade de ácido araquidônico e a expressão de mRNA do IRS-1 com aumento na expressão de LC3-II. A comparação entre glicocorticoides mostrou que a MP (13mg/kg/dia) acarretou maior impacto no peso corporal e muscular; o DC (10mg/kg/dia) causou menor atrofia em fibras 2B em relação aos demais glicocorticoides. A DX causou maior impacto sobre o Akt total em comparação com os demais glicocorticoides, em P-Akt o grupo DX1,25 teve menor expressão em relação a outros glicocorticoides em dose equipotente. Todos os glicocorticoides afetaram a expressão de P-FOXO3a. Na expressão de ERK1/2 e P-ERK1/2, MP6 foi o grupo com maior prejuízo à fosforilação em relação aos demais em dose equipotente. Já na avaliação da via Miostatina/Smad2/3 os grupos MP 6, MP13 e DC20 mostraram maior expressão de Smad2/3 total e P-Smad3. A expressão gênica de REDD-1 e MYOD foi aumentada nos grupos MP6 e MP13 em relação aos demais grupos; REDD2 no grupo DC20 foi menor em relação ao grupo DX2,5. A expressão de Miostatina foi menor nos grupos DX2,5 e DC20, sendo o DC a droga com menor impacto sobre os atrogenes MuRF-1 e Atrogina-1. DX1,25 e DX2,5 causaram menor expressão de IRS-1 entre os grupos de glicocorticoides. Conclusões: Ômega-3 pode aumentar a atrofia muscular causada por DX em fibras 1 e 2A, possivelmente relacionado com aumento da expressão de FoxO3a, REDD-1 e Atrogina-1, diminuição na expressão de PGC1alfa e P-FoxO3a, nas quantidades de ácido araquidônico com aumento da atividade lisossomal. Comparando diferentes glicocorticoides, a MP tende a produzir maior impacto nos pesos corporal e muscular, o DC é menos prejudicial as fibras do tipo 2B, entretanto, afeta predominantemente fibras do tipo 1, da mesma forma que a DX na dosagem de 1,25mg/kg/dia. A DX tende a afetar mais a expressão de Akt total e fosforilado que os demais glicocorticoides. A MP afeta mais a via Ras/Raf/MEK/ERK e expressão de REDD-1 em relação aos demais glicocorticoides, e o DC e MP mostram maior expressão de Smad2/3 total e fosforilada em relação ao DX após 10 dias de administração / Several conditions may be related to muscle atrophy, such as inactivity, aging, septicemia, diabetes, cancer and use of glucocorticoids. In a previous attempt to prevent such glucocorticoid catabolic condition, through the supplementation of omega-3 (N-3), we observed a worsening of muscular atrophy, affecting more types of muscle fibers, usually spared by glucocorticoid, type 1 fibers for example. However, it was not possible to determine the properties of this interaction. Therefore, the objective of this study was to evaluate the action of omega-3 associated with dexamethasone and different glucocorticoids in equipotent dose on body weight; muscle cross-sectional area; fatty acid profile; gene expression of muscle transcription factors and atrogenes (Atrogin-1 and MuRF-1); protein expression of IGF-1/Akt/mTOR, Ras/Raf/MEK/ERK and Myostatin/Smad2/3 pathways components; and expression of glucocorticoid receptors in the skeletal musculature of rats. Methods: Wistar rats given orally or not with omega-3 (100mg/kg/day of EPA) for 40 days received subcutaneous dexamethasone (DX) (2.5 or 1.25mg/kg/day) during the last 10 days of supplementation. For the other glucocorticoids, rats without supplementation received deflazacorte (DC) or methylprednisolone (MP) in dose/volume equivalent to that of dexamethasone (DC 10 or 20mg/kg/day and MP6.7 or 13.3mg/kg/day) for 10 days. Comprising 10 groups: CT, N-3, DX1.25, DX2.5, DX1.25 + N-3, DX2.5 + N-3, MP6, MP13, DC10 and DC20. Through histological, immunohistochemical, real-time PCR and Western blotting, we evaluated the transverse area of the different muscle fibers; the expression of glucocorticoid receptor; the gene expression of atrogenes and transcription factors; protein expression of the IGF-1, Myostatin and MEK/ERK pathways. Results: N-3 administration influenced DEXA atrophy causing increased atrophy in type 1 and 2A fibers, increased protein expression of total FoxO3a, P-Smad3, LC3-II, and REDD-1 gene (mRNA), Atrogin-1/MAFbx isolated omega-3 reduced the expression of P-FoxO3a, PGC1alpha, the amount of arachidonic acid and the expression of IRS-1 mRNA with increased expression of LC3-II. The comparison between glucocorticoids showed that MP13 had a greater impact on body and muscle weight; the DC10 caused less atrophy in 2B fibers in relation to the other glucocorticoids. DX, caused greater impact on total Akt compared to the other glucocorticoids, in P-Akt the DX1,25 group had lower expression to other equipotent dose glucocorticoids. All glucocorticoids affect the expression of P-FOXO3a. In the of ERK1/2 and P-ERK1/2 protein expression, the MP6 was the group with the greatest damage to the phosphorylation in relation to the others in equipotent dose. In the evaluation of the Myostatin/Smad2/3 pathway MP 6, MP13 and DC20 showed higher expression of total Smad2/3 and P-Smad3. The gene expression of REDD-1 and MYOD was increased in the MP6 and MP13 groups compared to the other groups, REDD2 in the DC20 group was lower in relation to the DX2.5 group. Myostatin expression was lower in the DX2.5 and DC20 groups, with DC being the drug with less impact on atrogenes MuRF-1 and Atrogin-1. DX1.25 and DX2.5 caused lower IRS-1 expression among the glucocorticoid groups. Conclusions: Omega-3 may increase muscle atrophy caused by DX in fibers 1 and 2A, possibly related to increased expression of FoxO3a, REDD-1 and Atrogin-1, decreased expression of PGC1alpha and P-FoxO3a, in the amounts of acid arachidonic with increased lysosomal activity. Comparing different glucocorticoids, MP tends to produce a greater impact on body and muscular weights, DC is less harmful to type 2B fibers, however, it predominantly affects type 1 fibers, in the same way as DX in the dosage of 1.25mg/kg/day. DX tends to affect total and phosphorylated Akt expression more than other glucocorticoids. MP affects more the Ras/Raf/MEK/ERK pathway and REDD-1 expression in relation to the other glucocorticoids, and DC and MP show a higher expression of total and phosphorylated Smad2/3 compared to DX after 10 days of administration