Orientador: Fernanda Ramos Gadelha / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-15T15:48:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_ThiagoMirandada_M.pdf: 571506 bytes, checksum: c09f01f1f6bb2c2777c4387f5674f71c (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: O Trypanosoma cruzi é o agente etiológico da doença de Chagas (DC), cujo tratamento é feito através do uso do nifurtimox e benzonidazol. Esses medicamentos não são efetivos tornando a busca para novos alvos para o desenvolvimento de uma terapia mais específica uma prioridade. O alto grau de heterogeneidade existente entre as cepas representa um desafio para o desenvolvimento desta terapia, tornando a compreensão da biologia do parasita essencial nessa busca. O objetivo deste trabalho foi avaliar a funcionalidade do complexo I da cadeia respiratória de epimastigotas de T. cruzi ao longo da curva de proliferação (fases log, estacionária e estacionária tardia). Deste modo foi avaliado em duas cepas (Tulahuen 2 e Y) o consumo de oxigênio, potencial de membrana mitocondrial (??) e a atividade da enzima succinato desidrogenase (SDH), utilizando-se diferentes substratos respiratórios (malato/piruvato (M/P) malato/piruvato + malonato (MPM) ou succinato (SUC)). De um modo geral, em ambas as cepas o consumo de oxigênio foi maior na fase estacionária tardia em relação à log. A utilização de diferentes substratos não resultou em diferenças significativas nas taxas de respiração em ambas as cepas. Tulahuen 2 exibiu maiores taxas de consumo de oxigênio em relação à Y. Não foram observadas diferenças significativas nos valores de controle respiratório (-1,7) nas duas cepas, nas diferentes fases de proliferação. Na presença de um desacoplador da fosforilação oxidativa, as taxas não variaram na cepa Y, enquanto na Tulahuen 2 ocorreu um aumento em direção à fase estacionária tardia. A administração de malonato, inibidor competitivo da SDH, rendeu padrões diferenciados de inibição com a respiração sustentada por diferentes substratos que não variaram quando as células foram submetidas a um "jejum" (incubadas em PBS / 1 raM MgCb) por 3 horas. A atividade da SDH diminuiu em ambas as cepas na fase estacionária em relação à log, justificando a queda das taxas de inibição pelo malonato. Não foram registradas diferenças significativas com o aumento da concentração deste inibidor. A adição de cianeto de potássio não inibiu completamente a respiração, não importando o substrato utilizado ou a fase de proliferação, indicando que outras fontes além da cadeia respiratória estão consumindo oxigênio. Interessantemente, o ?? não variou entre as cepas em nenhuma fase de proliferação. Estes resultados fornecem novos dados sobre a cadeia respiratória do parasita, além de indicarem que não foi possível estabelecer a funcionalidade do complexo I, uma vez que o malonato não é um inibidor eficiente do complexo II. / Abstract: Trypanosoma cruzi is the etiological agent of Chagas' disease, where nifurtimox and benznidazole are used in treatment. These drugs are not efficient turning the search for new targets to be used in the development of a more effective therapy a priority. The high degree of heterogeneity among strains represents a challenge for the development of this therapy, and the comprehension of the parasite biology becomes essential in this search. The aim of this work was to evaluate the functionality of the respiratory chain complex I along the growth curve in T. cruzi epimastigotes. In this way it was analyzed in two strains (Tulahuen 2 and Y) the oxygen consumption, mitochondrial membrane potential (??) and succinate dehydrogenase (SDH) activity, using different respiratory chain substrates (Malate/Pyruvate, Malate/Piruvate + Malonate or Succinate). Generally, in both strains oxygen consumption was higher in the late stationary phase in relation to the log phase. The use of different substrates for the respiratory chain did not lead to significant variations in the respiratory rates in both strains. Tulahuen 2 showed higher oxygen consumption rates than the Y strain. No significant differences were observed in the respiratory control rates (~1,7) in both strains along the growth curve. In the presence of an uncoupler, the respiration rates did not vary in the Y strain while in Tulahuen 2 an increase towards the late stationary phase was observed. Addition of malonate, a SDH competitive inhibitor, resulted in distinct inhibition patterns when respiration was sustained by different substrates and did not change when cells were "starved" (incubated in PBS / 1 mM MgCb) for 3 hours. SDH activity decreased in both strains in the stationary phase in relation to log phase that could explain the decrease in the inhibition rates induced by malonate. No significant differences were observed with higher inhibitor concentration. Addition of potassium cyanide did not completely inhibit respiration in both strains regardless the substrate or growth phase, suggesting that other sources beyond the respiratory chain consume oxygen. Interestingly, ?? were similar between strains in all growth phases. These results provide new data about the parasite's respiratory chain indicating that complex I functionality was not possible to determine, once malonate is not a good inhibitor of complex II. / Mestrado / Bioquimica / Mestre em Biologia Funcional e Molecular

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A disfunção mitocondrial tem sido associada a várias doenças, incluindo a colestase hepática, caracterizada pela ativação de células de Kupffer e células fibrogênicas, as quais produzem matriz extracelular excessiva. O acúmulo de sais biliares tóxicos no parênquima hepático leva à lesão crônica com dano mitocondrial, redução da síntese de ATP, aumento de espécies reativas de oxigênio (ROS) e apoptose, resultando em comprometimento da função hepática. Trabalhos anteriores do nosso grupo mostraram o efeito positivo do transplante de células mononucleares da medula óssea (CMMO) na resolução da fibrose hepática e recuperação da função hepática em ratos com colestase, induzida pela ligadura de ducto biliar (LDB). Assim, o presente estudo teve como objetivo analisar a bioenergética mitocondrial após o transplante de CMMO no fígado de ratos com fibrose induzida por ligadura de ducto bilar (LDB). Ratos Wistar machos foram divididos em quatro grupos: animais normais, animais com fibrose hepática após 14 e 21 dias de LDB (F14d e F21d, respectivamente), e animais que após 14 dias de LDB receberam 1x107 CMMO, e foram eutanasiados sete dias após. Nossos dados demonstraram aumento do conteúdo de colágeno tipo I no grupo F21d em relação ao grupo normal, indicativo de fibrose, e sua diminuição após o transplante de CMMO. A análise da fisiologia mitocondrial do fígado mostrou diminuição significativa da taxa respiratória máxima estimulada por ADP (estado 3) nos grupos F14d e F21d, indicando redução da capacidade de oxidação de carboidratos e ácidos graxos. Além disso, a razão do controle respiratório (RCR), indicativa de acoplamento da fosforilação oxidativa com a produção de ATP, apresentou-se significativamente diminuída nos grupos F14d e F21d, sugerindo desacoplamento mitocondrial. No entanto, o transplante de CMMO aumentou significativamente nestes grupos tanto a capacidade oxidativa quanto o acoplamento mitocondrial a níveis semelhantes aos do grupo normal. Estes resultados foram confirmados por análise de western blotting, que mostrou aumento significativo no conteúdo de UCP2 e diminuição do conteúdo de PGC-1α no grupo F21d, com consequente restauração após o transplante de CMMO. Além disso, os resultados mostraram um aumento significativo do conteúdo de 4-HNE no grupo F14d com redução após o transplante CMMO. Assim, podemos concluir que o transplante de CMMO tem um efeito positivo sobre a bioenergética mitocondrial de fígados de ratos com colestase, com aumento da capacidade oxidativa e redução do estresse oxidativo, o que, por sua vez, contribui para a recuperação da função hepática. / Mitochondrial dysfunction has been associated with several diseases, including liver cholestatis, which is characterized by activation of Kupffer cells and fibrogenic cells that produce excessive extracellular matrix. Toxic bile salt accumulation in liver parenchyma leads to chronic injury with mitochondrial damage, ATP synthesis reduction, ROS increase and apoptosis, resulting in liver function impairment. Our previous works showed the positive effect of bone marrow mononuclear cells (BMMNC) transplantation on liver fibrosis resolution and hepatic function recover in cholestatic rats. This study aimed to analyze mitochondrial bioenergetics in rats with hepatic fibrosis induced by bile duct ligation (BDL) after BMMNC transplantation. Wistar male rats were divided into four groups: normal animals, animals with cholestasis after 14 and 21 days BDL (F14d and F21d, respectively), and animals with cholestasis after 14 days of BDL that received 1x107 BMMNC, via jugular vein, and were euthanasia after 7 days. The livers were analyzed by high-resolution respirometry and western blotting. Our data demonstrated increased collagen type I content in livers of F21d group compared to normal group, indicative of fibrosis, and its decrease after BMMNC transplantation. Liver mitochondrial physiology analysis showed that F14d and F21d groups have significantly reduced maximum ADP-stimulated respiratory rates (State 3), indicating reduced carbohydrates and fatty acids oxidation capacity. In addition, respiratory control ratio (RCR), indicative of oxidative phosphorilation coupling to ATP production, was significantly decreased in F14d and F21d groups, suggesting mitochondrial uncoupling. However, BMMNC transplantation significantly increased both State 3 respiration and RCR to levels similar to those of normal group, recovering hepatic mitochondrial function. These results were confirmed by WB analysis, which showed that F21d group had a significantly increase in liver mitochondrial uncoupling protein content, UCP2, and reduced PGC-1α content, a mitochondrial biogenesis co-factor. However, after BMMNC transplantation both proteins returned to levels similar to normal group. In addition, F14d group had a significantly increase in 4-HNE content compared to normal group, indicative of oxidative stress, but after BMMNC transplantation 4-HNE content significantly reduced, compared to normal group, suggesting oxidative stress reduction. Therefore, BMMNC transplantation had a positive effect on hepatic mitochondrial bioenergetics of cholestatic rats, increasing oxidative capacity and reducing oxidative stress, which, in turn, contribute to liver function recover.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A disfunção mitocondrial tem sido associada a várias doenças, incluindo a colestase hepática, caracterizada pela ativação de células de Kupffer e células fibrogênicas, as quais produzem matriz extracelular excessiva. O acúmulo de sais biliares tóxicos no parênquima hepático leva à lesão crônica com dano mitocondrial, redução da síntese de ATP, aumento de espécies reativas de oxigênio (ROS) e apoptose, resultando em comprometimento da função hepática. Trabalhos anteriores do nosso grupo mostraram o efeito positivo do transplante de células mononucleares da medula óssea (CMMO) na resolução da fibrose hepática e recuperação da função hepática em ratos com colestase, induzida pela ligadura de ducto biliar (LDB). Assim, o presente estudo teve como objetivo analisar a bioenergética mitocondrial após o transplante de CMMO no fígado de ratos com fibrose induzida por ligadura de ducto bilar (LDB). Ratos Wistar machos foram divididos em quatro grupos: animais normais, animais com fibrose hepática após 14 e 21 dias de LDB (F14d e F21d, respectivamente), e animais que após 14 dias de LDB receberam 1x107 CMMO, e foram eutanasiados sete dias após. Nossos dados demonstraram aumento do conteúdo de colágeno tipo I no grupo F21d em relação ao grupo normal, indicativo de fibrose, e sua diminuição após o transplante de CMMO. A análise da fisiologia mitocondrial do fígado mostrou diminuição significativa da taxa respiratória máxima estimulada por ADP (estado 3) nos grupos F14d e F21d, indicando redução da capacidade de oxidação de carboidratos e ácidos graxos. Além disso, a razão do controle respiratório (RCR), indicativa de acoplamento da fosforilação oxidativa com a produção de ATP, apresentou-se significativamente diminuída nos grupos F14d e F21d, sugerindo desacoplamento mitocondrial. No entanto, o transplante de CMMO aumentou significativamente nestes grupos tanto a capacidade oxidativa quanto o acoplamento mitocondrial a níveis semelhantes aos do grupo normal. Estes resultados foram confirmados por análise de western blotting, que mostrou aumento significativo no conteúdo de UCP2 e diminuição do conteúdo de PGC-1α no grupo F21d, com consequente restauração após o transplante de CMMO. Além disso, os resultados mostraram um aumento significativo do conteúdo de 4-HNE no grupo F14d com redução após o transplante CMMO. Assim, podemos concluir que o transplante de CMMO tem um efeito positivo sobre a bioenergética mitocondrial de fígados de ratos com colestase, com aumento da capacidade oxidativa e redução do estresse oxidativo, o que, por sua vez, contribui para a recuperação da função hepática. / Mitochondrial dysfunction has been associated with several diseases, including liver cholestatis, which is characterized by activation of Kupffer cells and fibrogenic cells that produce excessive extracellular matrix. Toxic bile salt accumulation in liver parenchyma leads to chronic injury with mitochondrial damage, ATP synthesis reduction, ROS increase and apoptosis, resulting in liver function impairment. Our previous works showed the positive effect of bone marrow mononuclear cells (BMMNC) transplantation on liver fibrosis resolution and hepatic function recover in cholestatic rats. This study aimed to analyze mitochondrial bioenergetics in rats with hepatic fibrosis induced by bile duct ligation (BDL) after BMMNC transplantation. Wistar male rats were divided into four groups: normal animals, animals with cholestasis after 14 and 21 days BDL (F14d and F21d, respectively), and animals with cholestasis after 14 days of BDL that received 1x107 BMMNC, via jugular vein, and were euthanasia after 7 days. The livers were analyzed by high-resolution respirometry and western blotting. Our data demonstrated increased collagen type I content in livers of F21d group compared to normal group, indicative of fibrosis, and its decrease after BMMNC transplantation. Liver mitochondrial physiology analysis showed that F14d and F21d groups have significantly reduced maximum ADP-stimulated respiratory rates (State 3), indicating reduced carbohydrates and fatty acids oxidation capacity. In addition, respiratory control ratio (RCR), indicative of oxidative phosphorilation coupling to ATP production, was significantly decreased in F14d and F21d groups, suggesting mitochondrial uncoupling. However, BMMNC transplantation significantly increased both State 3 respiration and RCR to levels similar to those of normal group, recovering hepatic mitochondrial function. These results were confirmed by WB analysis, which showed that F21d group had a significantly increase in liver mitochondrial uncoupling protein content, UCP2, and reduced PGC-1α content, a mitochondrial biogenesis co-factor. However, after BMMNC transplantation both proteins returned to levels similar to normal group. In addition, F14d group had a significantly increase in 4-HNE content compared to normal group, indicative of oxidative stress, but after BMMNC transplantation 4-HNE content significantly reduced, compared to normal group, suggesting oxidative stress reduction. Therefore, BMMNC transplantation had a positive effect on hepatic mitochondrial bioenergetics of cholestatic rats, increasing oxidative capacity and reducing oxidative stress, which, in turn, contribute to liver function recover.