Made available in DSpace on 2015-07-22T20:50:49Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-10-28 / O sistema renina-angiotensina (SRA) é uma cascata coordenada de proteínas e hormônios peptídicos que desempenha papel fundamental na regulação da pressão arterial. Na via clássica do SRA, a renina age sobre o angiotensinogênio (AGT) para gerar o decapeptídeo angiotensina I (AI), por sua vez rapidamente convertida em angiotensina II (AII) pela enzima conversora de angiotensina I (ECA). A AII possui múltiplas ações renais diretas, incluindo vasoconstricção arterial, estimulação de reabsorção de sódio e inibição da natriurese de pressão, via receptor AT1. A estreita relação do SRA com diversas doenças é cada vez mais evidente e seu papel no diabetes (DM) proeminente. O DM constitui um grupo de doenças metabólicas caracterizadas pela hiperglicemia resultante de alterações na secreção de insulina, em sua ação ou em ambos. Em nosso estudo, buscamos associar a influência do diabetes sobre os componentes do SRA por meio de diferentes tecidos do camundongo non-obese diabetic, um modelo espontâneo de diabetes tipo 1. Verificamos dessa forma o comportamento de tal sistema frente ao diabetes não induzido. De maneira geral, a avaliação histológica não revelou alterações morfológicas renais em nosso modelo, apesar de ter sido possível identificar ligeira excreção urinária de albumina. A avaliação dos parâmetros hemodinâmicos dos grupos NODH e NODN revelou diminuição da pressão arterial média e da freqüência cardíaca nos animais diabéticos. Entretanto, através de imuno-histoquímica, pudemos observar aumento da expressão tubular proximal da ECA. Além disso, encontramos o SRA ativado no grupo diabético, principalmente no rim, um dos maiores alvos de nosso estudo. A dosagem da atividade enzimática da ECA no grupo diabético se mostrou aumentada nos tecidos renal, pulmonar e adrenal, diminuída no tecido pancreático e sem alterações significativas no coração ou no fígado. Apesar das alterações significantes na atividade renal da ECA, os níveis de AII, Ang1-7 e AI não se apresentaram alterados, enquanto a quantificação da BK no rim revelou aumento significativo desse peptídeo nos animais diabéticos. Por fim, também realizamos culturas primárias de células mesangiais e, da mesma forma que no homogenato de rim, lisados de células do grupo NOD H apresentaram aumento na atividade da ECA e diminuição da atividade da NEP. Ao avaliarmos a hidrólise da AII em Ang1-7 no meio de cultura, concluímos que ela estava diminuída no grupo diabético, indicando possível diminuição na atividade da ECA2. Dessa forma, os resultados encontrados neste trabalho confirmam a hipótese de que o SRA está ativado no diabetes e revelam um novo campo de aplicação para o modelo NOD. / The renin angiotensin system (RAS) is a coordinated cascade of proteins and peptide hormones that play a role in regulating blood pressure and fluid balance and electrolytes in mammals. In the classical pathway of RAS, renin, which is secreted by the juxtaglomerular apparatus of the kidney, in response to a wide variety of stimuli, acts on the precursor angiotensinogen (AGT) to generate the decapeptide angiotensin-I (AI). AI has little, if any, action on blood pressure, but is rapidly converted to angiotensin-II (AII) by angiotensinconverting enzyme I (ECA). AII has multiple direct renal actions, including arterial vasoconstriction, stimulation of sodium reabsorption and inhibition of pressure natriuresis via AT1 receptor. The close relationship between RAS and the endocrine system is increasingly enhanced by the prominent role of AII in diabetes. Diabetes mellitus (DM) is a group of metabolic diseases characterized by hyperglycemia resulting from defects in insulin secretion, in its action, or both. In our study, we associate diabetes to RAS using different tissues of non-obese diabetic mouse, a spontaneous model of type 1 diabetes, thus verifying the behavior of such a system in non-induced diabetes. In general, renal morphological changes were not identified in our model by histology, although it was possible to identify mild urinary albumin excretion. The hemodynamic parameters of the groups and NOD H and NODN revealed significant decreases in blood pressure and heart rate of diabetic animals. However, by immunohistochemistry we observed strong tubular expression of ACE. Furthermore, we found that the RAS is activated in the diabetic group, mainly in the kidney, a major target of our study. The measurement of ACE activity proved to be increased in the diabetic kidney tissue, lung and adrenal, reduced in pancreatic tissue and was not significantly altered in heart or liver. Despite significant changes in renal ACE activity, levels of AII, AI and Ang1-7 and had not changed, while the quantification of BK showed significant increase of this peptide in diabetic animals. Finally, we decided to perform primary cell cultures and ss in the kidney homogenate, cell lysates of the NOD H group showed an increase in ACE activity and, moreover, the same material exhibited reduced activity of NEP. By analyzing the hydrolysis of AII into Ang1-7 from the culture medium, we concluded that it was decreased in the diabetic group, indicating a possible decrease on ACE2 activity. Therefore, in general, the results found on this study support the hypothesis that the RAS is activated in diabetes and reveal a new field of application for the NOD model. / TEDE / BV UNIFESP: Teses e dissertações

A hipermetioninemia ocorre em muitas doenças metabólicas, dentre elas, na deficiência da enzima metionina adenosiltransferase e na homocistinúria. Pacientes afetados por essas doenças podem apresentar alterações neurológicas e hepáticas; entretanto, os mecanismos responsáveis por essas manifestações não estão totalmente elucidados. No presente trabalho inicialmente avaliamos o efeito in vitro da metionina sobre a atividade da Na+,K+-ATPase e sobre alguns parâmetros de estresse oxidativo em hipocampo de ratos. Resultados mostraram que a pré-incubação de homogeneizados de hipocampo com metionina diminuiu a atividade da Na+,K+-ATPase e que antioxidantes (glutationa e trolox) preveniram esse efeito. Verificou-se também que a metionina diminuiu o potencial antioxidante total não enzimático (TRAP), aumentou a lipoperoxidação (medida pela quantidade de substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico – TBARS e pela quimiluminescência) e não alterou a atividade das enzimas antioxidantes catalase (CAT), glutationa peroxidase (GSH-Px) e superóxido dismutase (SOD). A seguir, desenvolvemos um modelo químico experimental de hipermetioninemia em ratos, a fim de estudar e melhor compreender os mecanismos fisiopatológicos dessa doença. Utilizando esse modelo, verificamos diversos parâmetros bioquímicos cerebrais, como a atividade da Na+,K+-ATPase e da acetilcolinesterase, alguns parâmetros de estresse oxidativo, o conteúdo lipídico total, bem como o aprendizado e a memória em ratos submetidos à tarefa do labirinto aquático de Morris. Também avaliamos parâmetros de estresse oxidativo em fígado de ratos hipermetioninêmicos. O modelo crônico de hipermetioninemia foi realizado do 6o ao 28o dia de vida e as doses de metionina administradas variaram de 1,34 a 2,68 mmol/g de peso corporal. Os ratos controles receberam solução salina no mesmo volume. As concentrações plasmáticas obtidas foram de 2 mmol/L, similares àquelas encontradas no plasma de pacientes hipermetioninêmicos. Os níveis cerebrais de metionina foram de aproximadamente 1 mmol/g de tecido. No tratamento agudo, ratos de 29 dias receberam uma injeção de metionina, na dose VIII de 2,68 mmol/g de peso corporal. Os resultados mostraram que a hipermetioninemia aguda e crônica aumentou o TBARS e reduziu a Na+,K+- ATPase em cérebro de ratos. A hipermetioninemia crônica reduziu o conteúdo total de gangliosídios, fosfolipídios e colesterol, e não alterou a CAT e o conteúdo tiólico total em cérebro de ratos. Também observamos que a administração crônica de metionina provocou um déficit na memória de trabalho e um aumento na atividade da acetilcolinesterase cerebral. Por outro lado, a administração aguda de metionina não alterou a atividade dessa enzima em cérebro de ratos. Por fim, demonstramos que a hipermetioninemia crônica aumentou a quimiluminescência, o conteúdo de carbonilas e a atividade da GSH-Px, e diminuiu o TRAP e a atividade da CAT em fígados de ratos. Em contraste, não houve alteração nos níveis de TBARS, TAR, conteúdo tiólico total e na atividade da SOD em fígado de ratos. Nossos achados, em conjunto, poderão auxiliar na compreensão das alterações neurológicas e hepáticas observadas em pacientes hipermetioninêmicos. / Hypermethioninemia is the biochemical hallmark of many metabolic disorders, such as methionine adenosyltransferase activity deficiency and homocystinuria. Affected patients can present neurological and hepatic alterations, whose underlying mechanisms are not yet fully established. In the present work, we evaluated the in vitro effect of methionine on Na+,K+-ATPase activity and some parameters of oxidative stress in hippocampus of rats. Results showed that incubation of homogenates of hippocampus with methionine diminished Na+,K+- ATPase activity and that simultaneous incubation with some antioxidants, such as glutathione and trolox prevented this effect. We also demonstrated that methionine decreased total radical antioxidant potential (TRAP), increased thiobarbituric acid reactive substances (TBARS) e chemiluminescence (both are markers of lipid peroxidation), but did not alter the activities of antioxidant enzymes catalase (CAT), glutathione peroxidase (GSH-Px) and superoxide dismutase (SOD) in hippocampus of rats. Afterwards, considering that animal models are useful to better understand the physiopathology of human diseases, we developed a chemically induced experimental model of hypermethioninemia in rats. By using this model, we verified many biochemical parameters, as Na+,K+-ATPase and acetylcholinesterase activities, some oxidative stress parameters, total lipid content, as well as learning and memory in rats on Morris water maze task. We also determined the effect chronic hypermethioninemia on some parameters of oxidative stress in liver of rats. Chronic hypermethioninemia was performed from the 6th to the 28th day of life and methionine doses administered (1.34–2.68 mmol/g of body weight) were chosen in order to induce plasma levels similar to those described in hypermethioninemic patients (around to 2 mmol/L). By this treatment, we also produced high levels of methionine (approximately 1 mmol/g wet tissue) in brain of rats. Control rats received saline in the same volumes. In acute treatment, 29-day-old rats received one single injection of methionine (2.68 mmol/g of body weight). Results showed that acute and chronic administration of methionine X enhanced TBARS levels and decreased Na+,K+-ATPase activity in brain of rats. Chronic hypermethioninemia reduced total content of gangliosides, phospholipids and cholesterol, but did not change CAT activity and total thiol content brain of rats. We also observed that methionine-treated rats presented impaired performance on working memory task and an increase in brain acetylcholinesterase activity. On the other hand, acute administration did not alter this enzyme activity. Finally, we demonstrated that chronic hypermethioninemia increased chemiluminescence, protein carbonyl content and GSH-Px activity, and decreased TRAP and CAT activity in liver of rats. In contrast, TBARS, TAR, total thiol content and SOD activity were not affected by methionine administration in liver of rats. Altogether, our findings may be helpful in the understanding of the neurological and hepatic alterations observed in hypermethioninemic patients.

A deficiência de sulfito oxidase é uma doença autossômica recessiva que afeta o metabolismo da metionina e cisteína. Os indivíduos afetados comumente apresentam, no período neonatal, convulsões refratárias, retardo mental e desordens do movimento cuja fisiopatologia é desconhecida. Os distúrbios no desenvolvimento e o dano cerebral podem ocorrer como resultado do acúmulo tecidual de sulfito no cérebro. Os objetivos deste estudo foram verificar os efeitos in vitro e in vivo do sulfito sobre alguns parâmetros de estresse oxidativo (avaliação de lipoperoxidação e capacidade antioxidante tecidual) e sobre a atividade da Na+, K+-ATPase em córtex cerebral, estriado e hipocampo de ratos. Primeiramente, verificamos o efeito in vitro do sulfito sobre o estresse oxidativo e a Na+, K+-ATPase em cérebro de ratos de 10 e 60 dias. Posteriormente, nos estudos in vivo, investigamos o efeito da administração intracerebroventricular de sulfito sobre os parâmetros estudados in vitro. Os estudos in vitro demonstraram uma ação direta do sulfito (500μM) na indução de estresse oxidativo verificada pela redução na atividade da catalase e aumento da peroxidação lipídica, enquanto que nos estudos in vivo o sulfito não alterou a atividade das enzimas antioxidantes, TRAP ou TBARS. Tanto nos estudos in vitro como in vivo, o sulfito mostrou-se incapaz de alterar a atividade da Na+,K+-ATPase. Nossos resultados, em conjunto, não excluem o potencial efeito neurotóxico do sulfito na fisiopatologia da doença. O conhecimento dos níveis deste composto no cérebro pode evidenciar além da condição de estresse oxidativo, o comprometimento de outras vias metabólicas importantes no funcionamento cerebral e podem apontar estratégias terapêuticas na prevenção dos efeitos neurológicos da deficiência de sulfito oxidase. / The sulfite oxidase deficiency is a rare autosomal recessive disorder affecting the metabolism of methionine and cysteine. Affected individuals commonly present in the neonatal period intractable seizures, mental retardation and movement disorder which the physiopathology is unknown. The disturbed development and damage to the brain might occur as a result of tissue accumulation of sulfite in the cerebro. The objectives of this study was to investigate the in vitro and in vivo effects of sulfite on some parameters of oxidative stress (lipoperoxidation and antioxidant capacity) and on Na+, K+-ATPase activity in cerebral cortex, striatum and hippocampus from rats. Firstly, we verified the in vitro effects of sulfite on oxidative stress and Na+, K+- ATPase in brains from 10 and 60 days old rats. In the subsequent events, in the in vitro studies, we investigated the effect of intracerebroventricular injection of sulfite on the same parameters studied in vitro. The in vitro studies showed a direct action of sulfite (500 μM) in the induction of oxidative stress through the decrease of catalase activity and increase of peroxidation lipid, while the in vivo studies didn’t alter the antioxidants enzyme activity, TRAP or TBARS. Both in vitro and in vivo studies, showed that sulfite was incapable to disturb the Na+,K+-ATPase activity. Our results, together, don’t exclude the potencial neurotoxic effect of sulfite in the physiopathology of disease. The kwonledge of levels from this compound in the brain can show over there the oxidative stress, the compromise of others metabolic patways important to the brain function and can to lead to strategies therapeutics in the prevention of neurologic effects on sulfite oxidase deficiency.

Este trabalho testa a hipótese de que a inibição da enzima conversora da angiotensina (ECA), mesmo em doses baixas que não causam alteração de pressão, é capaz de influenciar nos processos de hipertrofia cardíaca, estresse oxidativo e controle autonômico em animais espontaneamente hipertensos (SHR). Os animais foram tratados com um inibidor da enzima conversora da angiotensina (iECA) e foram quantificados a hipertrofia e o estresse oxidativo cardíacos. Também foi avaliado o controle autonômico através da análise espectral de séries temporais de pressão arterial sistólica e freqüência cardíaca. Além disso, foram investigadas as características não-lineares das series de freqüência cardíaca envolvidas na hipertensão arterial sistemica e o efeito do tratamento sobre estes parâmetros através de um teste de irreversibilidade desenvolvido para detectar dinâmicas não-lineares independentemente da escala temporal de ação. Neste contexto, o primeiro estudo (artigo 1) objetivou o desenvolvimento do novo método para análise de irreversibilidade estatística (IE) capaz de detectar inclusive a presença de dinâmicas não-lineares mais lentas das observadas pelos métodos tradicionais. A nova técnica, denominada irreversibilidade bidimensional múltipla (IBM), foi validada e mostrouse útil quando aplicada a séries fisiológicas exibindo um padrão de não-linearidade aumentado em situações de predominância simpática. No segundo momento (artigo 2) o novo método foi aplicado a séries temporais de freqüência cardíaca em situações em que a ativação simpática foi provocada. Após demonstrar a associação entre a irreversibilidade e a modulação simpática em situação fisiológica, usando um protocolo de estimulação simpática gradual, o método também foi aplicado a uma situação patológica, caracterizada pela hipertensão espontânea em ratos. Nesta situação, houve um aumento da IE e o mecanismo não-linear envolvido na referida patologia possui ação mais lenta, sendo possível de ser detectado apenas com o uso de técnicas de alta dimensionalidade, como a irreversibilidade bidimensional múltipla. Além disso, foi verificado o efeito do tratamento com iECA, que reduziu a modulação simpática e restaurou o padrão de irreversibilidade a percentuais semelhantes aos do grupo controle. O terceiro estudo (artigo 3) teve como objetivo avaliar o efeito da inibição da ECA sobre a hipertrofia cardíaca, estresse oxidativo e controle autonômico em doses não anti-hipertensivas. Os resultados demonstraram uma redução da hipertrofia cardíaca, do estresse oxidativo cardíaco, mesmo sem alterar a pressão arterial. Apesar de não alterar a modulação simpática vascular ou atuar na sensibilidade baroreflexa, o tratamento em baixa dose melhorou o balanço autonômico, em favor da modulação vagal. Tais resultados podem indicar uma ação central que busca restabelecer o equilíbrio cardiovascular, precedente à alteração de pressão. Assim sendo, o presente estudo poderá contribuir no desenvolvimento de novas estratégias que, num futuro próximo, permitirão não só avaliar os efeitos do tratamento, mas principalmente, prevenir o estabelecimento de novos quadros hipertensivos e de insuficiência cardíaca. / This work presents the hypothesis that inhibition of the angiotensin converting enzyme (ACE), even in low doses that do not cause decrease of pressure, is able to alter the cardiac hypertrophy, the oxidative stress and the autonomic control in spontaneously hypertensive rats (SHR). To evaluate cardiac oxidative stress and its hypertrophy, animals were treated with an angiotensin converting enzyme inhibitor (ACEi). Also the autonomic control was analyzed by the spectral analysis of systolic arterial pressure and heart rate series. Besides, non-linear characteristics present in hypertension and the ACEi treatment effect were also evaluated by an irreversibility test developed to detect non-linear dynamics independently of their temporal scale. The first study (article 1) aimed at developing a new method for analysis of statistical irreversibility (SI) which was able to detect the presence of non linear dynamic including those that were slower than the ones observed by traditional methods. The new technique, called multiple bi-dimensional irreversibility (MBI), was validated and showed to be useful when applied to physiological series, presenting an increased non linear pattern increased in situations with sympathetic predominance. This new method was also applied to time series of heart rate in situations of sympathetic activation (article 2). After the demonstration of an association between irreversibility and sympathetic modulation in a physiological condition, the method was applied to a pathological situation, in SHR. SHR data showed that there was an increase of SI. Furthermore, the non-linear mechanism wrapped in this pathology has slower action, which can be detected only with the use of multidimensional techniques, as MBI. Besides, the ACEi treatment resulted in a reduction of the sympathetic modulation and restored the irreversibility pattern to those similar to control. Finally, the third study (article 3) evaluates the effect of ACEi on the cardiac hypertrophy, oxidative stress and autonomic control in no anti-hypertensive doses. The results demonstrated a cardiac hypertrophy and cardiac oxidative stress reduction, with no alteration of blood pressure. In spite of producing no alteration in the sympathetic vascular modulation or no action in the baroreflex sensibility, the low dose of ACEi treatment improved the autonomic balance, in favour of vagal modulation. Such results can indicate a central action to re-establishing the cardiovascular balance, preceding to the pressure alterations. Thus, the present study may help to the new strategies development to treat and, mainly, to prevent the establishment of hypertension and of heart failure.

Considerando que a deficiência hormonal causada pela ovariectomia promove alterações nas atividades das enzimas Na+,K+-ATPase, acetilcolinesterase (AChE) e ectonucleotidases e pode prejudicar a memória em ratas, no presente trabalho nós investigamos a influência do exercício físico sobre a ativação da Na+,K+-ATPase e acetilcolinesterase em hipocampo e córtex cerebral causada pela ovariectomia em ratas adultas, bem como sobre a hidrólise de nucleotídeos de adenosina no córtex cerebral e no soro. Também investigamos o efeito do exercício sobre a memória espacial e aversiva em ratas adultas ovariectomizadas. Ratas Wistar adultas foram divididas em quatro grupos: sham (submetidas à cirurgia sem a remoção dos ovários), exercício, ovariectomizadas (Ovx) e Ovx+exercício. Trinta dias após a cirurgia, os animais foram submetidos a um mês de exercício físico por 20 min, três vezes por semana. Logo após, as ratas foram decapitados, o soro coletado e o hipocampo e córtex cerebral dissecados, ou foram submetidas às tarefas de esquiva inibitória e labirinto aquático de Morris. Os dados demonstraram que o exercício físico reverte a ativação das atividades da Na+,K+-ATPase e AChE em hipocampo e córtex cerebral de ratas ovariectomizadas. A ovariectomia diminuiu a hidrólise de AMP no córtex cerebral e não alterou a hidrólise de nucleotídeos de adenosina sérica. Exercício per se diminuiu a hidrólise de ADP e AMP em córtex cerebral. Resultados também mostraram que ratas ovariectomizadas apresentaram prejuízo na memória aversiva e espacial (memória de referência e de trabalho), quando comparadas ao grupo controle (sham). Confirmando nossa hipótese, o déficit na memória foi revertido pelo exercício físico. Nossos achados mostram que a ovariectomia prejudica significativamente a memória/aprendizado aversiva e espacial e altera as enzimas Na+,K+-ATPase e AChE, e que o exercício físico preveniu tais efeitos. Esses dados sugerem que o exercício físico pode se mostrar uma estratégia importante para minimizar déficits cognitivos encontrados em mulheres pósmenopáusicas. / Hormone deficiency following ovariectomy causes activation of Na+,K+- ATPase and acetylcholinesterase (AChE), that has been related to cognitive deficits in experimental animals, and memory impairment. Considering that physical exercise presents neuroprotector effects, we decide to investigate whether exercise training would affect enzyme activation in hippocampus and cerebral cortex, as well as adenosine nucleotide hydrolysis in synaptosomes from cerebral cortex of ovariectomized rats, and ovariectomy-induced memory deficits in inhibitory avoidance and Morris water maze tasks. Female adult Wistar rats were assigned to one of the following groups: sham (submitted to surgery without removal of the ovaries), exercise, ovariectomized (Ovx) and Ovx plus exercise. Thirty days after surgery, animals were submitted to one month of exercise training for 20 min, three times per week. After, rats were euthanized, blood serum was collected and hippocampus and cerebral cortex were dissected, or rats were tested in inhibitory avoidance and Morris water maze tasks. Data demonstrated that exercise reversed the activation of Na+,K+-ATPase and AChE activities both in hippocampus and cerebral cortex of ovariectomized rats. Ovariectomy decreased AMP hydrolysis in cerebral cortex and did not alter adenosine nucleotides hydrolysis in blood serum. Exercise per se decreased ADP and AMP hydrolysis in cerebral cortex. On the other hand, AMP hydrolysis in blood serum was increased by exercise in ovariectomized adult rats. Results also show that ovariectomized rats presented impairment in aversive memory and spatial navigation, both in reference and working memory protocols, when compared to sham group (control). Confirming our hypothesis, ovariectomized rats submitted to exercise had those impairments prevented. We conclude that ovariectomy significantly impairs aversive and spatial reference learning/memory and related enzymes, and that physical exercise prevents such effects. These findings support that physical exercise might constitute an important strategy to minimize cognitive deficits found in postmenopausal women.

A hipermetioninemia ocorre em muitas doenças metabólicas, dentre elas, na deficiência da enzima metionina adenosiltransferase e na homocistinúria. Pacientes afetados por essas doenças podem apresentar alterações neurológicas e hepáticas; entretanto, os mecanismos responsáveis por essas manifestações não estão totalmente elucidados. No presente trabalho inicialmente avaliamos o efeito in vitro da metionina sobre a atividade da Na+,K+-ATPase e sobre alguns parâmetros de estresse oxidativo em hipocampo de ratos. Resultados mostraram que a pré-incubação de homogeneizados de hipocampo com metionina diminuiu a atividade da Na+,K+-ATPase e que antioxidantes (glutationa e trolox) preveniram esse efeito. Verificou-se também que a metionina diminuiu o potencial antioxidante total não enzimático (TRAP), aumentou a lipoperoxidação (medida pela quantidade de substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico – TBARS e pela quimiluminescência) e não alterou a atividade das enzimas antioxidantes catalase (CAT), glutationa peroxidase (GSH-Px) e superóxido dismutase (SOD). A seguir, desenvolvemos um modelo químico experimental de hipermetioninemia em ratos, a fim de estudar e melhor compreender os mecanismos fisiopatológicos dessa doença. Utilizando esse modelo, verificamos diversos parâmetros bioquímicos cerebrais, como a atividade da Na+,K+-ATPase e da acetilcolinesterase, alguns parâmetros de estresse oxidativo, o conteúdo lipídico total, bem como o aprendizado e a memória em ratos submetidos à tarefa do labirinto aquático de Morris. Também avaliamos parâmetros de estresse oxidativo em fígado de ratos hipermetioninêmicos. O modelo crônico de hipermetioninemia foi realizado do 6o ao 28o dia de vida e as doses de metionina administradas variaram de 1,34 a 2,68 mmol/g de peso corporal. Os ratos controles receberam solução salina no mesmo volume. As concentrações plasmáticas obtidas foram de 2 mmol/L, similares àquelas encontradas no plasma de pacientes hipermetioninêmicos. Os níveis cerebrais de metionina foram de aproximadamente 1 mmol/g de tecido. No tratamento agudo, ratos de 29 dias receberam uma injeção de metionina, na dose VIII de 2,68 mmol/g de peso corporal. Os resultados mostraram que a hipermetioninemia aguda e crônica aumentou o TBARS e reduziu a Na+,K+- ATPase em cérebro de ratos. A hipermetioninemia crônica reduziu o conteúdo total de gangliosídios, fosfolipídios e colesterol, e não alterou a CAT e o conteúdo tiólico total em cérebro de ratos. Também observamos que a administração crônica de metionina provocou um déficit na memória de trabalho e um aumento na atividade da acetilcolinesterase cerebral. Por outro lado, a administração aguda de metionina não alterou a atividade dessa enzima em cérebro de ratos. Por fim, demonstramos que a hipermetioninemia crônica aumentou a quimiluminescência, o conteúdo de carbonilas e a atividade da GSH-Px, e diminuiu o TRAP e a atividade da CAT em fígados de ratos. Em contraste, não houve alteração nos níveis de TBARS, TAR, conteúdo tiólico total e na atividade da SOD em fígado de ratos. Nossos achados, em conjunto, poderão auxiliar na compreensão das alterações neurológicas e hepáticas observadas em pacientes hipermetioninêmicos. / Hypermethioninemia is the biochemical hallmark of many metabolic disorders, such as methionine adenosyltransferase activity deficiency and homocystinuria. Affected patients can present neurological and hepatic alterations, whose underlying mechanisms are not yet fully established. In the present work, we evaluated the in vitro effect of methionine on Na+,K+-ATPase activity and some parameters of oxidative stress in hippocampus of rats. Results showed that incubation of homogenates of hippocampus with methionine diminished Na+,K+- ATPase activity and that simultaneous incubation with some antioxidants, such as glutathione and trolox prevented this effect. We also demonstrated that methionine decreased total radical antioxidant potential (TRAP), increased thiobarbituric acid reactive substances (TBARS) e chemiluminescence (both are markers of lipid peroxidation), but did not alter the activities of antioxidant enzymes catalase (CAT), glutathione peroxidase (GSH-Px) and superoxide dismutase (SOD) in hippocampus of rats. Afterwards, considering that animal models are useful to better understand the physiopathology of human diseases, we developed a chemically induced experimental model of hypermethioninemia in rats. By using this model, we verified many biochemical parameters, as Na+,K+-ATPase and acetylcholinesterase activities, some oxidative stress parameters, total lipid content, as well as learning and memory in rats on Morris water maze task. We also determined the effect chronic hypermethioninemia on some parameters of oxidative stress in liver of rats. Chronic hypermethioninemia was performed from the 6th to the 28th day of life and methionine doses administered (1.34–2.68 mmol/g of body weight) were chosen in order to induce plasma levels similar to those described in hypermethioninemic patients (around to 2 mmol/L). By this treatment, we also produced high levels of methionine (approximately 1 mmol/g wet tissue) in brain of rats. Control rats received saline in the same volumes. In acute treatment, 29-day-old rats received one single injection of methionine (2.68 mmol/g of body weight). Results showed that acute and chronic administration of methionine X enhanced TBARS levels and decreased Na+,K+-ATPase activity in brain of rats. Chronic hypermethioninemia reduced total content of gangliosides, phospholipids and cholesterol, but did not change CAT activity and total thiol content brain of rats. We also observed that methionine-treated rats presented impaired performance on working memory task and an increase in brain acetylcholinesterase activity. On the other hand, acute administration did not alter this enzyme activity. Finally, we demonstrated that chronic hypermethioninemia increased chemiluminescence, protein carbonyl content and GSH-Px activity, and decreased TRAP and CAT activity in liver of rats. In contrast, TBARS, TAR, total thiol content and SOD activity were not affected by methionine administration in liver of rats. Altogether, our findings may be helpful in the understanding of the neurological and hepatic alterations observed in hypermethioninemic patients.

A deficiência de sulfito oxidase é uma doença autossômica recessiva que afeta o metabolismo da metionina e cisteína. Os indivíduos afetados comumente apresentam, no período neonatal, convulsões refratárias, retardo mental e desordens do movimento cuja fisiopatologia é desconhecida. Os distúrbios no desenvolvimento e o dano cerebral podem ocorrer como resultado do acúmulo tecidual de sulfito no cérebro. Os objetivos deste estudo foram verificar os efeitos in vitro e in vivo do sulfito sobre alguns parâmetros de estresse oxidativo (avaliação de lipoperoxidação e capacidade antioxidante tecidual) e sobre a atividade da Na+, K+-ATPase em córtex cerebral, estriado e hipocampo de ratos. Primeiramente, verificamos o efeito in vitro do sulfito sobre o estresse oxidativo e a Na+, K+-ATPase em cérebro de ratos de 10 e 60 dias. Posteriormente, nos estudos in vivo, investigamos o efeito da administração intracerebroventricular de sulfito sobre os parâmetros estudados in vitro. Os estudos in vitro demonstraram uma ação direta do sulfito (500μM) na indução de estresse oxidativo verificada pela redução na atividade da catalase e aumento da peroxidação lipídica, enquanto que nos estudos in vivo o sulfito não alterou a atividade das enzimas antioxidantes, TRAP ou TBARS. Tanto nos estudos in vitro como in vivo, o sulfito mostrou-se incapaz de alterar a atividade da Na+,K+-ATPase. Nossos resultados, em conjunto, não excluem o potencial efeito neurotóxico do sulfito na fisiopatologia da doença. O conhecimento dos níveis deste composto no cérebro pode evidenciar além da condição de estresse oxidativo, o comprometimento de outras vias metabólicas importantes no funcionamento cerebral e podem apontar estratégias terapêuticas na prevenção dos efeitos neurológicos da deficiência de sulfito oxidase. / The sulfite oxidase deficiency is a rare autosomal recessive disorder affecting the metabolism of methionine and cysteine. Affected individuals commonly present in the neonatal period intractable seizures, mental retardation and movement disorder which the physiopathology is unknown. The disturbed development and damage to the brain might occur as a result of tissue accumulation of sulfite in the cerebro. The objectives of this study was to investigate the in vitro and in vivo effects of sulfite on some parameters of oxidative stress (lipoperoxidation and antioxidant capacity) and on Na+, K+-ATPase activity in cerebral cortex, striatum and hippocampus from rats. Firstly, we verified the in vitro effects of sulfite on oxidative stress and Na+, K+- ATPase in brains from 10 and 60 days old rats. In the subsequent events, in the in vitro studies, we investigated the effect of intracerebroventricular injection of sulfite on the same parameters studied in vitro. The in vitro studies showed a direct action of sulfite (500 μM) in the induction of oxidative stress through the decrease of catalase activity and increase of peroxidation lipid, while the in vivo studies didn’t alter the antioxidants enzyme activity, TRAP or TBARS. Both in vitro and in vivo studies, showed that sulfite was incapable to disturb the Na+,K+-ATPase activity. Our results, together, don’t exclude the potencial neurotoxic effect of sulfite in the physiopathology of disease. The kwonledge of levels from this compound in the brain can show over there the oxidative stress, the compromise of others metabolic patways important to the brain function and can to lead to strategies therapeutics in the prevention of neurologic effects on sulfite oxidase deficiency.

Este trabalho testa a hipótese de que a inibição da enzima conversora da angiotensina (ECA), mesmo em doses baixas que não causam alteração de pressão, é capaz de influenciar nos processos de hipertrofia cardíaca, estresse oxidativo e controle autonômico em animais espontaneamente hipertensos (SHR). Os animais foram tratados com um inibidor da enzima conversora da angiotensina (iECA) e foram quantificados a hipertrofia e o estresse oxidativo cardíacos. Também foi avaliado o controle autonômico através da análise espectral de séries temporais de pressão arterial sistólica e freqüência cardíaca. Além disso, foram investigadas as características não-lineares das series de freqüência cardíaca envolvidas na hipertensão arterial sistemica e o efeito do tratamento sobre estes parâmetros através de um teste de irreversibilidade desenvolvido para detectar dinâmicas não-lineares independentemente da escala temporal de ação. Neste contexto, o primeiro estudo (artigo 1) objetivou o desenvolvimento do novo método para análise de irreversibilidade estatística (IE) capaz de detectar inclusive a presença de dinâmicas não-lineares mais lentas das observadas pelos métodos tradicionais. A nova técnica, denominada irreversibilidade bidimensional múltipla (IBM), foi validada e mostrouse útil quando aplicada a séries fisiológicas exibindo um padrão de não-linearidade aumentado em situações de predominância simpática. No segundo momento (artigo 2) o novo método foi aplicado a séries temporais de freqüência cardíaca em situações em que a ativação simpática foi provocada. Após demonstrar a associação entre a irreversibilidade e a modulação simpática em situação fisiológica, usando um protocolo de estimulação simpática gradual, o método também foi aplicado a uma situação patológica, caracterizada pela hipertensão espontânea em ratos. Nesta situação, houve um aumento da IE e o mecanismo não-linear envolvido na referida patologia possui ação mais lenta, sendo possível de ser detectado apenas com o uso de técnicas de alta dimensionalidade, como a irreversibilidade bidimensional múltipla. Além disso, foi verificado o efeito do tratamento com iECA, que reduziu a modulação simpática e restaurou o padrão de irreversibilidade a percentuais semelhantes aos do grupo controle. O terceiro estudo (artigo 3) teve como objetivo avaliar o efeito da inibição da ECA sobre a hipertrofia cardíaca, estresse oxidativo e controle autonômico em doses não anti-hipertensivas. Os resultados demonstraram uma redução da hipertrofia cardíaca, do estresse oxidativo cardíaco, mesmo sem alterar a pressão arterial. Apesar de não alterar a modulação simpática vascular ou atuar na sensibilidade baroreflexa, o tratamento em baixa dose melhorou o balanço autonômico, em favor da modulação vagal. Tais resultados podem indicar uma ação central que busca restabelecer o equilíbrio cardiovascular, precedente à alteração de pressão. Assim sendo, o presente estudo poderá contribuir no desenvolvimento de novas estratégias que, num futuro próximo, permitirão não só avaliar os efeitos do tratamento, mas principalmente, prevenir o estabelecimento de novos quadros hipertensivos e de insuficiência cardíaca. / This work presents the hypothesis that inhibition of the angiotensin converting enzyme (ACE), even in low doses that do not cause decrease of pressure, is able to alter the cardiac hypertrophy, the oxidative stress and the autonomic control in spontaneously hypertensive rats (SHR). To evaluate cardiac oxidative stress and its hypertrophy, animals were treated with an angiotensin converting enzyme inhibitor (ACEi). Also the autonomic control was analyzed by the spectral analysis of systolic arterial pressure and heart rate series. Besides, non-linear characteristics present in hypertension and the ACEi treatment effect were also evaluated by an irreversibility test developed to detect non-linear dynamics independently of their temporal scale. The first study (article 1) aimed at developing a new method for analysis of statistical irreversibility (SI) which was able to detect the presence of non linear dynamic including those that were slower than the ones observed by traditional methods. The new technique, called multiple bi-dimensional irreversibility (MBI), was validated and showed to be useful when applied to physiological series, presenting an increased non linear pattern increased in situations with sympathetic predominance. This new method was also applied to time series of heart rate in situations of sympathetic activation (article 2). After the demonstration of an association between irreversibility and sympathetic modulation in a physiological condition, the method was applied to a pathological situation, in SHR. SHR data showed that there was an increase of SI. Furthermore, the non-linear mechanism wrapped in this pathology has slower action, which can be detected only with the use of multidimensional techniques, as MBI. Besides, the ACEi treatment resulted in a reduction of the sympathetic modulation and restored the irreversibility pattern to those similar to control. Finally, the third study (article 3) evaluates the effect of ACEi on the cardiac hypertrophy, oxidative stress and autonomic control in no anti-hypertensive doses. The results demonstrated a cardiac hypertrophy and cardiac oxidative stress reduction, with no alteration of blood pressure. In spite of producing no alteration in the sympathetic vascular modulation or no action in the baroreflex sensibility, the low dose of ACEi treatment improved the autonomic balance, in favour of vagal modulation. Such results can indicate a central action to re-establishing the cardiovascular balance, preceding to the pressure alterations. Thus, the present study may help to the new strategies development to treat and, mainly, to prevent the establishment of hypertension and of heart failure.

Orientador: Flavia Maria Netto / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-03T20:01:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Costa_ElizabeteLourencoda_D.pdf: 740617 bytes, checksum: 84bbcfb2ba85928bc94243a22ff7014a (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: Além das propriedades funcionais tecnológicas e nutricionais, algumas proteínas apresentam atividade biológica, como por exemplo: a influência no metabolismo ósseo apresentada pelas proteínas do soro do leite; atividade antimicrobiana, apresentada pela lactoferrina e a lisozima; atividade imunoestimulante desempenhada pelas imunoglobulinas, entre outras. Essas funções também podem estar associadas aos chamados peptídeos bioativos, presentes em determinadas seqüências da proteína, liberados após a hidrólise enzimática. A industrialização deste tipo de produto está dando seus primeiros passos no sentido do desenvolvimento da produção econômica e de técnicas adequadas que preservem ou concentrem a atividade. O impacto do tratamento térmico para a produção de peptídeos imunomoduladores e caseinofosfopeptídeos tem sido bem estabelecido. No caso dos peptídeos com atividade anti-hipertensiva, ainda há controvérsias sobre a necessidade da manutenção da estrutura nativa antes do tratamento enzimático. O presente trabalho teve como objetivo avaliar a influência do tratamento térmico e enzimático na obtenção de hidrolisados derivados do isolado protéico de soro de leite com atividade anti-hipertensiva. Como matéria-prima, utilizou-se o isolado protéico de soro de leite (IPSL) Davisco¿, que foi submetido ao tratamento térmico a 65°C e 95°C, de modo a obter proteínas com dois diferentes graus de desnaturação. Os isolados protéicos nativo e desnaturados foram hidrolisados até 10% de grau de hidrólise (GH), com as enzimas Alcalase, a-quimotripsina e Proteomix. Os hidrolisados obtidos foram caracterizados e analisados quanto à capacidade de inibir a enzima conversora da angiotensina II. Estes hidrolisados foram posteriormente administrados a ratos espontaneamente hipertensos (SHR) para pesquisar a atividade anti-hipertensiva in vivo. A desnaturação parcial das proteínas do soro prévia à hidrólise enzimática, provocada pelo tratamento a 65°C, resultou em hidrolisados com melhor atividade inibitória da ACE, em comparação aos hidrolisados obtidos com a mesma enzima a partir do isolado nativo ou desnaturado a 95°C. Dentre as enzimas empregadas, a que produziu hidrolisados com melhor atividade inibitória da ACE foi a a-quimotripsina, com valores IC50 de 0,40mg/mL para os hidrolisados derivados do IPSL nativo e desnaturado a 95°C e 0,05mg/mL para o hidrolisado desnaturado a 65°C. Por outro lado, o hidrolisado obtido com Alcalase a partir do IPSL desnaturado a 65°C (65A) foi o único a induzir redução significativa da pressão arterial nos ratos SHR até 4hs após a administração por via oral, onde a diferença em relação à pressão arterial basal do grupo foi de -14,94mmHg. Os hidrolisados com melhor atividade inibitória da ACE foram administrados aos ratos SHR por via intraperitoneal. O hidrolisado 65A mostrou efeito mais intenso, observado até 6hs após a administração, onde a diferença com a pressão basal foi de -28,1mmHg. O hidrolisado de melhor atividade inibitória da ACE, 65Q, também foi eficiente na redução da pressão arterial dos ratos SHR após administração por via intraperitoneal. A redução da pressão arterial foi significativa até 4hs depois da administração, sendo a diferença de -22,9mmHg em relação à pressão basal. O hidrolisado 65A, que apresentou ação antihipertensiva mais potentes que os demais, reduziu a taxa de filtração glomerular nos ratos SHR de modo dose-dependente e provocou um aumento na reabsorção de sódio, interpretado como um mecanismo auto-regulador para conservação de fluidos e sais. Para verificar a faixa de peso molecular de maior atividade biológica do hidrolisado 65A, este hidrolisado foi ultrafiltrado em membranas de 30kDa e 3kDa, os permeatos foram analisados quanto à capacidade em inibir a ACE, observando-se que a fração de baixo peso molecular (3kDa) apresentou atividade inibitória a ACE menor do que o hidrolisado integral e do que o permeato obtido a partir da membrana de 30kDa (2,37mg/mL, 0,68mg/mL e 0,75mg/mL, respectivamente). Em conclusão, a desnaturação a 65°C do isolado protéico de soro de leite, prévia à hidrólise, promoveu o aumento da atividade inibitória da ACE. Entretanto, a maior parte destes hidrolisados, apesar de manifestar inibição satisfatória sobre a ACE, não foi eficiente em reduzir a pressão arterial dos animais, pois apenas o produto desnaturado a 65°C e hidrolisado pela Alcalase apresentou ação anti-hipertensiva significativa após a administração por via oral, sugerindo que os demais não foram resistentes / Abstract: In addition to the functional and nutritional properties, some proteins present biological activity. For instance, whey proteins influence bone metabolism, lactoferrin and lysozyme present antimicrobial activity, and immunoglobulins have immunomodulating activity. these biological functions may be associated with bioactive peptides released by enzymatic hydrolysis. the industrial manufacture of these products is beginning to develop adequate technologies to preserve or improve the biological activity in an economic manner. the impact of heat treatment on the production of immunomodulators and caseinophosphopeptides has been well established. however, for antihypertensive peptides, little knowledge is available about the necessity of using proteins in their native form before the enzymatic treatment. this thesis was aimed at studying the heat and enzymatic treatments in the production of antihypertensive hydrolysates derived from milk whey protein isolate. the raw material used was the whey protein isolate (wpi) supplied by davisco¿. the wpi was heated at 65°c and 95°c to give two different denaturation degrees. the native and denatured wpi were hydrolysed by alcalase, chymotrypsin and proteomix, up to a hydrolysis degree of 10%. the hydrolysates obtained were characterized and analyzed regarding their capacity to inhibit the angiotensin-ii converting enzyme (ace). these hydrolysates were administered to spontaneously hypertensive rats (shr) to study the in vivo antihypertensive activity. The heat treatment at 65°c, before hydrolysis, improved the ace-inhibitory activity of the hydrolysates when compared to the ones obtained by the native isolate or denatured at 95°c wpi. among the enzymes tested, chymotrypsin was the most efficient in the release of ace-inhibitory hydrolysates, with ic50 of 0.40mg/ml to products derived from native and denatured wpi at 95°c, and 0.05mg/ml to the hydrolysate derived from denatured wpi at 65°c. on the other hand, the hydrolysate by alcalase derived from denatured wpi at 65°c (65a) was the only one efficient in decreasing the arterial blood pressure on shr rats up to 4 hours after oral administration; the difference to the basal blood pressure was ¿14.94mmhg. the best hydrolysate obtained by each enzyme was administrated to the rats by intraperitoneal injection. the activity of the hydrolysate 65a was confirmed by an effective decrease in the animals¿ arterial blood pressure, observed up to 6 hours after the intraperitoneal administration; the difference to the basal blood pressure was -28.1mmhg. the hydrolysate that presented the best ace-inhibitory activity also decreased significantly the animals¿ arterial blood pressure via intraperitoneal administration up to 4 hours after the administration. the difference to the basal blood pressure was -22.9mmhg. the hydrolysate 65a with higher antihypertensive activity also induced a decrease in the glomerular filtration in a dose-dependent manner. in addition, it promoted an increase in the sodium reabsorption that can be interpreted as a mechanism for the conservation of sodium and water in response to the decrease in the blood pressure. to evaluate the molecular weight zone of the hydrolysate 65a, it was ultrafiltrated through membranes having cut-off values of 30kda and 3kda. the permeates were analyzed regarding their ace-inhibitory activity. the 3kda permeate contained the lowest percentage of ace-inhibitory activity, when compared to the activity in the unfractionated hydrolysate and the 30kda permeate (2.37mg/ml, 0.68mg/ml and 0.75mg/ml, respectively). in conclusion, the heat denaturation at 65°c in wpi, before enzymatic hydrolysis by alcalase, chymotrypsin and proteomix, improved the ace-inhibitory activity. although most of these hydrolysates present satisfactory ace-inhibitory activity, these were not efficient in reducing the arterial blood pressure of the rats, because only the 65a hydrolysate was efficient when administered orally, suggesting that the others hydrolysates didn¿t resist at gastric and pancreatic attack / Doutorado / Nutrição Aplicada a Tecnologia de Alimentos / Doutor em Alimentos e Nutrição

A Nefropatia Diabética (ND) é a principal causa de doença renal terminal e parece resultar de uma interação entre suscetibilidade genética e fatores ambientais. Tanto no desenvolvimento como na progressão da ND, tem sido evidente o papel do sistema renina-angiotensina-aldosterona (SRAA). A renina age sobre o angiotensinogênio para formar a angiotensina I, que sofre transformação em angiotensina II através da ação da enzima conversora da angiotensina. A angiotensina II é um potente hormônio trófico e vasoconstritor e é mediador central no dano renal do diabetes, além de estimular a secreção de aldosterona. A diminuição da pressão arterial apresenta benefícios para a ND independentemente do agente utilizado. As drogas que alteram o SRAA, porém, têm efeito de diminuir a pressão arterial e diminuir a excreção urinária de albumina. O objetivo deste artigo é discutir o papel do SRAA na fisiopatogenia da ND, seu envolvimento nos diversos estágios da lesão renal e a partir deste conhecimento, todas as opções disponíveis de tratamento.