Orientador: Daniel Galera Bernabé / Resumo: O estresse crônico aumenta os níveis sistêmicos dos hormônios do estresse norepinefrina e cortisol. Assim como o carcinógeno específico do tabaco NNK (4-(metilnitrosamina)-1-(3-piridil)-1-butanona), estes hormônios podem induzir danos expressivos no DNA, o que contribui para o desenvolvimento do câncer. No entanto, é desconhecido se os hormônios do estresse possuem efeitos genotóxicos em queratinócitos de boca. Este estudo investigou os efeitos dos hormônios do estresse sobre o dano no DNA de uma linhagem celular de queratinócitos humanos de boca (NOK-SI). Células NOK-SI estimuladas com norepinefrina ou cortisol apresentaram maior dano no DNA que as células não tratadas. O dano induzido pela norepinefrina foi revertido pelo pré-tratamento das células com um beta-bloqueador. Células tratadas com NNK combinado à norepinefrina apresentaram níveis reduzidos das caspases 3 e 7. O cortisol também reduziu a atividade das enzimas pro-apoptóticas em relação às células não estimuladas. O dano no DNA promovido pelo NNK e cortisol e pela combinação de ambos levou ao acúmulo de γH2AX intracelular. Os efeitos causados pelo NNK e cortisol foram bloqueados com propranolol e com o antagonista do receptor de glicorcorticoide RU486, respectivamente. As quebras no DNA induzidas pela norepinefrina, na presença ou ausência de NNK, resultaram em maiores níveis celulares de 8OHdG. Este efeito também foi induzido via receptores beta-adrenérgicos. Os hormônios do estresse induzem danos no DNA de quera... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Chronic stress increases the systemic levels of stress hormones norepinephrine and cortisol. As well tobacco-specific carcinogen NNK (4-(methylnitrosamine)-1-(3-pyridyl)-1-butanone), they can induce expressive DNA damage contributing to the cancer development. However, it is unknown whether stress hormones have genotoxic effects in oral keratinocytes. This study investigated the effects of stress hormones on DNA damage in a human oral keratinocyte cell line (NOK-SI). NOK-SI cells stimulated with norepinephrine or cortisol showed higher DNA damage than untreated cells. Norepinephrine-induced DNA damage was reversed by pre-treatment with beta-adrenergic blocker propranolol. Cells treated with NNK combined to norepinephrine displayed reduced levels of caspases 3 and 7. Cortisol also reduced the activity of pro-apoptotic enzymes. DNA damage promoted by NNK or cortisol and carcinogen combined to the hormone led to intracellular γH2AX accumulation. The effects caused by NNK and cortisol were abolished by propranolol and glucocorticoid receptor antagonist RU486, respectively. DNA breaks induced by norepinephrine in the presence or absence of NNK resulted in higher 8OHdG cellular levels. This effect was also induced through beta-adrenergic receptors. Stress hormones induce DNA damage of oral keratinocytes and could contribute to oral carcinogenesis. / Doutor

Introdução. Uma alimentação rica em antioxidantes pode prevenir e reparar danos oxidativos causados pelas espécies reativas de nitrogênio e oxigênio, como o dano no DNA e a peroxidação lipídica e pode reduzir o risco de câncer, aterosclerose e outras doenças degenerativas. A polpa do Caryocar Brasiliense Camb, mais conhecido como pequi, é uma fruta do cerrado brasileiro que possui altos níveis de antioxidantes como os carotenóides, vitamina C e E e compostos fenólicos. Objetivos. Verificar a atividade antioxidante do óleo e do extrato da polpa do pequi na diminuição do estresse oxidativo em um modelo experimental de carcinogênese pulmonar. Métodos. O estudo foi realizado em 40 camundongos BALB/C machos: 35 animais foram submetidos a duas doses intra-peritoniais de 1,5 g/kg de uretana (U = 5), 10 destes camundongos receberam por gavagem 15uL de óleo da polpa do pequi (UO = 10), 10 animais receberam gavagem de 15uL de extrato etanólico de polpa de pequi (UE = 10) e os 10 animais restantes receberam por gavagem 3?g/kg de betacaroteno (UB = 10). 5 camundongos não receberam as doses de uretana nem a gavagem (C = 5). Após 60 dias, os grupos foram sacrificados. A defesa antioxidante enzimática foi mensurada pelo teste bioquímico. A atividade antioxidante do óleo de pequi foi avaliada nos tecidos do pulmão pelo teste bioquímico de TBARS (substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico) e os danos do DNA pelo método de teste de cometa. A expressão gênica e protéica das óxido nítrico sintases foi analisada por biologia molecular e imunohistoquímica, respectivamente. Resultados. O parênquima pulmonar dos animais que receberam as doses de uretana apresentaram formações neoplásicas induzidas pela carcinogênese química, em contraste com o grupo Controle. Os grupos de animais que receberam as doses de uretana e foram suplementados com o betacaroteno, o óleo e o extrato de pequi apresentaram resultados importantes na diminuição do dano no DNA, na peroxidação lipídica e na expressão protéica e gênica das isoformas da óxido nítrico sintase (NOS1, NOS2 e NOS3) ao contrário dos animais que receberam apenas as doses de uretana. Conclusão. Concluiu-se que os diferentes compostos antioxidantes encontrados no óleo e no extrato do pequi são eficientes para diminuir a expressão das enzimas óxido nítrico sintase, o dano no DNA e a peroxidação lipídica em um modelo experimental de carcinogênese pulmonar induzida pelo uretana, sugerindo que essa fruta possa contribuir no tratamento de câncer de pulmão / Introduction. A daily consumption of foods that are rich in antioxidant compounds can prevent and repair the oxidative damage caused by reactive species of oxygen and nitrogen, such as DNA damage and lipid peroxidation and can reduce the risk of cancer, atherosclerosis and other degenerative diseases. The pulp of the Caryocar brasiliense camb, most known as pequi, has high levels of antioxidant compounds such as carotenoids, phenolic compounds and vitamin C and E. Objectives. Verify the antioxidant activity of the oil and extract of the pequi pulp in diminishing of the oxidative stress in an experimental model of lung cancer. Methods. The study was performed in 40 male BALB/c mices: 35 animals were submitted to two doses of 1,5g/kg intraperitoneal of urethane (U=5), 10 of these mices received by gavage 15uL of pequi pulp oil (UO=10), 10 animals received by gavage 15uL of ethanolic extract of pequi pulp (UE=10) and the other 10 animals received by gavage 3?g/kg of betacarotene (UB=10). 5 mices didn\'t receive the urethane doses neither the gavage (C=5). After 60 days, the groups were sacrificed. The enzymatic antioxidant defense was measured by biochemical test. The antioxidant activity of pequi oil was evaluated in the lung tissues by the biochemical TBARS test (Thiobarbituric acid-reactive substances) and the DNA damage by the comet test method. Nitric oxid Synthases gene and protein expression was analyzed by molecular biology and imunohistochemestry, respectively. Results. The pulmonary parenquima of animals that received the urethane doses showed neoplasic formations induced by the chemical carcinogenesis, in contrast with the control group. The groups of animals that received the urethane doses and the treatment with the oil, extract and betacarotene showed an important result in diminishing the DNA damage, lipid peroxidation, genic and protein expression of the nitric oxid synthase isoforms (NOS1,NOS2,NOS3), different from what we found in the group that just received the urethane doses. Conclusion. The different antioxidant components in the oil and extract of the pequi pulp are efficient to diminish the oxid nitric synthase isoforms, DNA damage and lipid peroxidation in an experimental model pulmonary chemical carcinogenesis, and suggest that the consumption of the fruit can be a good alternative to contribute in the treatment of lung cancer

Introdução. Uma alimentação rica em antioxidantes pode prevenir e reparar danos oxidativos causados pelas espécies reativas de nitrogênio e oxigênio, como o dano no DNA e a peroxidação lipídica e pode reduzir o risco de câncer, aterosclerose e outras doenças degenerativas. A polpa do Caryocar Brasiliense Camb, mais conhecido como pequi, é uma fruta do cerrado brasileiro que possui altos níveis de antioxidantes como os carotenóides, vitamina C e E e compostos fenólicos. Objetivos. Verificar a atividade antioxidante do óleo e do extrato da polpa do pequi na diminuição do estresse oxidativo em um modelo experimental de carcinogênese pulmonar. Métodos. O estudo foi realizado em 40 camundongos BALB/C machos: 35 animais foram submetidos a duas doses intra-peritoniais de 1,5 g/kg de uretana (U = 5), 10 destes camundongos receberam por gavagem 15uL de óleo da polpa do pequi (UO = 10), 10 animais receberam gavagem de 15uL de extrato etanólico de polpa de pequi (UE = 10) e os 10 animais restantes receberam por gavagem 3?g/kg de betacaroteno (UB = 10). 5 camundongos não receberam as doses de uretana nem a gavagem (C = 5). Após 60 dias, os grupos foram sacrificados. A defesa antioxidante enzimática foi mensurada pelo teste bioquímico. A atividade antioxidante do óleo de pequi foi avaliada nos tecidos do pulmão pelo teste bioquímico de TBARS (substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico) e os danos do DNA pelo método de teste de cometa. A expressão gênica e protéica das óxido nítrico sintases foi analisada por biologia molecular e imunohistoquímica, respectivamente. Resultados. O parênquima pulmonar dos animais que receberam as doses de uretana apresentaram formações neoplásicas induzidas pela carcinogênese química, em contraste com o grupo Controle. Os grupos de animais que receberam as doses de uretana e foram suplementados com o betacaroteno, o óleo e o extrato de pequi apresentaram resultados importantes na diminuição do dano no DNA, na peroxidação lipídica e na expressão protéica e gênica das isoformas da óxido nítrico sintase (NOS1, NOS2 e NOS3) ao contrário dos animais que receberam apenas as doses de uretana. Conclusão. Concluiu-se que os diferentes compostos antioxidantes encontrados no óleo e no extrato do pequi são eficientes para diminuir a expressão das enzimas óxido nítrico sintase, o dano no DNA e a peroxidação lipídica em um modelo experimental de carcinogênese pulmonar induzida pelo uretana, sugerindo que essa fruta possa contribuir no tratamento de câncer de pulmão / Introduction. A daily consumption of foods that are rich in antioxidant compounds can prevent and repair the oxidative damage caused by reactive species of oxygen and nitrogen, such as DNA damage and lipid peroxidation and can reduce the risk of cancer, atherosclerosis and other degenerative diseases. The pulp of the Caryocar brasiliense camb, most known as pequi, has high levels of antioxidant compounds such as carotenoids, phenolic compounds and vitamin C and E. Objectives. Verify the antioxidant activity of the oil and extract of the pequi pulp in diminishing of the oxidative stress in an experimental model of lung cancer. Methods. The study was performed in 40 male BALB/c mices: 35 animals were submitted to two doses of 1,5g/kg intraperitoneal of urethane (U=5), 10 of these mices received by gavage 15uL of pequi pulp oil (UO=10), 10 animals received by gavage 15uL of ethanolic extract of pequi pulp (UE=10) and the other 10 animals received by gavage 3?g/kg of betacarotene (UB=10). 5 mices didn\'t receive the urethane doses neither the gavage (C=5). After 60 days, the groups were sacrificed. The enzymatic antioxidant defense was measured by biochemical test. The antioxidant activity of pequi oil was evaluated in the lung tissues by the biochemical TBARS test (Thiobarbituric acid-reactive substances) and the DNA damage by the comet test method. Nitric oxid Synthases gene and protein expression was analyzed by molecular biology and imunohistochemestry, respectively. Results. The pulmonary parenquima of animals that received the urethane doses showed neoplasic formations induced by the chemical carcinogenesis, in contrast with the control group. The groups of animals that received the urethane doses and the treatment with the oil, extract and betacarotene showed an important result in diminishing the DNA damage, lipid peroxidation, genic and protein expression of the nitric oxid synthase isoforms (NOS1,NOS2,NOS3), different from what we found in the group that just received the urethane doses. Conclusion. The different antioxidant components in the oil and extract of the pequi pulp are efficient to diminish the oxid nitric synthase isoforms, DNA damage and lipid peroxidation in an experimental model pulmonary chemical carcinogenesis, and suggest that the consumption of the fruit can be a good alternative to contribute in the treatment of lung cancer

A doença de Fabry (DF, OMIM 301500) é uma doença lisossômica de depósito de herança ligada ao cromossomo X causada por mutações no gene GLA que levam à tradução da enzima lissomal α-galactosidase A (α-gal A, EC 3.2.1.22) com atividade deficiente ou nula. Como consequência, os substratos dessa enzima (majoritariamente globotriaosilceramida – Gb3 - e globotriaosilesfingosina – liso-Gb3) acumulam-se em diversos tecidos e fluidos corporais dos pacientes com DF. Estudos indicam que inflamação, estresse oxidativo e nitrosativo podem estar envolvidos na fisipatologia da DF, que ainda não está completamente esclarecida. Foi descrito previamente um aumento de parâmetros inflamatórios e próoxidantes em pacientes com DF durante a terapia de reposição enzimática (TRE), todavia se faz necessário avaliar tais parâmetros antes do início da TRE. Através de ensaios in vivo e in vitro em amostras de sangue e de urina de pacientes com DF, avaliamos alterações de estado redox, dano oxidativo a biomoléculas (incluindo lipídeos, proteínas e DNA) e níveis urinários de Gb3. No intuito de investigar os efeitos biológicos do mais recente biomarcador proposto para a DF, o liso-Gb3, realizamos ensaios in vitro em células embrionárias de epitélio renal humano (HEK-293T). Demonstramos, pela primeira vez, aumento de dano ao DNA em pacientes com DF. Ainda, observamos aumento de geração de espécies reativas nas mesmas amostras (através da sonda diclorofluoresceina - DCF) e, através do ensaio cometa com endonucleases, verificamos que o dano ao DNA é de natureza oxidativa em purinas nesses pacientes. Para avaliar a capacidade de reparo de DNA frente a um insulto oxidativo, realizamos o ensaio de desafio com peróxido de hidrogênio (H2O2), o qual demonstrou que os pacientes possuiam reparo aumentado (provavelmente como resposta ao estresse crônico), porém não suficientemente eficaz para reduzir o dano oxidativo basal a purinas a nível de indivíduos saudáveis. Observamos também que pacientes com DF antes de iniciar a TRE já possuíam níveis aumentados de lipoperoxidação (através da medida de espécies reativas ao ácido tiobarbitúrico – TBARS - e malondialdeído – MDA) e de estresse nitrosativo (medido através de nitrato e nitrito urinários), bem como desequilíbrios no sistema redox da glutationa (GSH - principal antioxidante intracelular, avaliado através da medida de GSH e da atividade das enzimas glutationa redutase, GR, e glutationa peroxidase, GPx). Após a TRE de longa duração (aproximadamente cinco anos), a lipoperoxidação e o estresse nitrosativo continuaram aumentados, porém o metabolismo da GSH foi normalizado a nível de indivíduos saudáveis (provavelmente também como resposta adaptativa ao estresse). Os níveis urinários de Gb3 diminuíram com a TRE, porém permaneceram ainda significativamente aumentados em relação aos controles. Concentrações de liso-Gb3 similares às encontradas no plasma de pacientes com DF tiveram efeito citotóxico significativo nas células renais, causaram dano ao DNA (incluindo dano oxidativo a purinas e pirimidinas) e induziram aumento na atividade da enzima antioxidante catalase (CAT) e na expressão da poli(ADP-ribose) polimerase 1 (PARP-1, enzima-chave no reparo de dano ao DNA por excisão de bases - BER). Por fim, analisando em conjunto os dados in vitro, podemos sugerir um mecanismo de ação para o liso-Gb3 no qual o H2O2, espécie reativa de conhecido papel sinalizador, atua como mediador. O H2O2 também ocupa papel central no mecanismo sugerido através dos estudos in vivo, de modo que os achados são complementares entre si e fornecem novos dados acerca da fisiopatologia da DF que podem ser úteis a estudos futuros na busca de terapias complementares à TRE, necessárias para a melhora clínica e de qualidade de vida dos pacientes com DF. / Fabry disease (FD, OMIM 301500) is an X-linked lysosomal storage disorder caused by mutations in GLA gene that lead to translated lysosomal enzyme α-galactosidade A (α-gal A, EC 3.2.1.22) with deficient or absent activity. Consequently, the enzyme’s substrates (mainly globotriaosylceramide – Gb3 and glotriaosylsphingosine – lyso-Gb3) accumulate in various tissues and body fluids of FD patients. Studies have pointed that inflammation, oxidative and nitrosative stress may be involved in FD pathophysiology, which is not completely known. It was previously described an increase of inflammatory and prooxidative parameters in FD patients during enzyme replacement therapy (ERT), although it is necessary to evaluate these parameters before the beginnig of ERT. Using in vivo and in vitro assays in blood and urine samples of FD patients, we evaluated abnormalities of redox status, oxidative damage to biomolecules (including lipids, proteins and DNA) and Gb3 urinary levels. In order to investigate the biological effects of the latest described biomarker for FD, lyso-Gb3, we performed in vitro assays in human embryonic kidney epithelial cells (HEK-293T). We demonstrated, for the first time, increased DNA damage in FD patients. Then, we observed increased reactive species generation (by dichlorofluorescein – DCF - probe) in the same samples and, by comet assay with endonucleases, we verified that DNA damage has an oxidative origin in purines in these patients. In order to evaluate repair capacity towards an oxidative insult, a challenge assay with hydrogen peroxide (H2O2) was performed, which demonstrated that patients had increased repair (probably as response to chronic stress), but not sufficiently effective to reduce basal oxidative damage in purines to healthy individuals’ levels. We also observed that FD patients even before initiating ERT already had increased lipid peroxidation levels (by thiobarbituric acid reactive species - TBARS - and malondialdehyde - MDA content) and nitrosative stress (by urinary nitrate and nitrite), as well as imbalances in glutathione (GSH) redox system (GSH – the main intracellular antioxidant, evaluated by GSH content and glutathione reductase, GR, and glutathione peroxidase, GPx, enzyme activities). After long-term ERT (approximately five years), lipid peroxidation and nitrosative stress remained increased, although GSH metabolism was restored to the level of healthy subjects (also probably as an adaptive response to stress). Gb3 urinary levels decreased after ERT, but remained already increased when compared to controls. Lyso-Gb3 levels similar to that found in plasma of FD patients caused significative cytotoxic effect on kidney cells, caused DNA damage (including oxidative damage to purines and pyrimidines) and induced increase in the antioxidant enzyme catalase (CAT) activity and poly(ADP-ribose) polymerase-1 (PARP-1) expression (key enzyme in DNA base excision repair). To conclude, analysing together the in vitro data, we could suggest a mechanism of action to lyso-Gb3 in which H2O2, reactive specie with well known signaling function, acts as a mediator. H2O2 has also a central role in the mechanism proponed by the in vivo studies, so that the findings are complementary and provide new data about FD pathophysiology that could be useful to future studies looking for complementary therapies to ERT, necessary to improvement in clinical aspects and life quality of FD patients.

A doença de Fabry (DF, OMIM 301500) é uma doença lisossômica de depósito de herança ligada ao cromossomo X causada por mutações no gene GLA que levam à tradução da enzima lissomal α-galactosidase A (α-gal A, EC 3.2.1.22) com atividade deficiente ou nula. Como consequência, os substratos dessa enzima (majoritariamente globotriaosilceramida – Gb3 - e globotriaosilesfingosina – liso-Gb3) acumulam-se em diversos tecidos e fluidos corporais dos pacientes com DF. Estudos indicam que inflamação, estresse oxidativo e nitrosativo podem estar envolvidos na fisipatologia da DF, que ainda não está completamente esclarecida. Foi descrito previamente um aumento de parâmetros inflamatórios e próoxidantes em pacientes com DF durante a terapia de reposição enzimática (TRE), todavia se faz necessário avaliar tais parâmetros antes do início da TRE. Através de ensaios in vivo e in vitro em amostras de sangue e de urina de pacientes com DF, avaliamos alterações de estado redox, dano oxidativo a biomoléculas (incluindo lipídeos, proteínas e DNA) e níveis urinários de Gb3. No intuito de investigar os efeitos biológicos do mais recente biomarcador proposto para a DF, o liso-Gb3, realizamos ensaios in vitro em células embrionárias de epitélio renal humano (HEK-293T). Demonstramos, pela primeira vez, aumento de dano ao DNA em pacientes com DF. Ainda, observamos aumento de geração de espécies reativas nas mesmas amostras (através da sonda diclorofluoresceina - DCF) e, através do ensaio cometa com endonucleases, verificamos que o dano ao DNA é de natureza oxidativa em purinas nesses pacientes. Para avaliar a capacidade de reparo de DNA frente a um insulto oxidativo, realizamos o ensaio de desafio com peróxido de hidrogênio (H2O2), o qual demonstrou que os pacientes possuiam reparo aumentado (provavelmente como resposta ao estresse crônico), porém não suficientemente eficaz para reduzir o dano oxidativo basal a purinas a nível de indivíduos saudáveis. Observamos também que pacientes com DF antes de iniciar a TRE já possuíam níveis aumentados de lipoperoxidação (através da medida de espécies reativas ao ácido tiobarbitúrico – TBARS - e malondialdeído – MDA) e de estresse nitrosativo (medido através de nitrato e nitrito urinários), bem como desequilíbrios no sistema redox da glutationa (GSH - principal antioxidante intracelular, avaliado através da medida de GSH e da atividade das enzimas glutationa redutase, GR, e glutationa peroxidase, GPx). Após a TRE de longa duração (aproximadamente cinco anos), a lipoperoxidação e o estresse nitrosativo continuaram aumentados, porém o metabolismo da GSH foi normalizado a nível de indivíduos saudáveis (provavelmente também como resposta adaptativa ao estresse). Os níveis urinários de Gb3 diminuíram com a TRE, porém permaneceram ainda significativamente aumentados em relação aos controles. Concentrações de liso-Gb3 similares às encontradas no plasma de pacientes com DF tiveram efeito citotóxico significativo nas células renais, causaram dano ao DNA (incluindo dano oxidativo a purinas e pirimidinas) e induziram aumento na atividade da enzima antioxidante catalase (CAT) e na expressão da poli(ADP-ribose) polimerase 1 (PARP-1, enzima-chave no reparo de dano ao DNA por excisão de bases - BER). Por fim, analisando em conjunto os dados in vitro, podemos sugerir um mecanismo de ação para o liso-Gb3 no qual o H2O2, espécie reativa de conhecido papel sinalizador, atua como mediador. O H2O2 também ocupa papel central no mecanismo sugerido através dos estudos in vivo, de modo que os achados são complementares entre si e fornecem novos dados acerca da fisiopatologia da DF que podem ser úteis a estudos futuros na busca de terapias complementares à TRE, necessárias para a melhora clínica e de qualidade de vida dos pacientes com DF. / Fabry disease (FD, OMIM 301500) is an X-linked lysosomal storage disorder caused by mutations in GLA gene that lead to translated lysosomal enzyme α-galactosidade A (α-gal A, EC 3.2.1.22) with deficient or absent activity. Consequently, the enzyme’s substrates (mainly globotriaosylceramide – Gb3 and glotriaosylsphingosine – lyso-Gb3) accumulate in various tissues and body fluids of FD patients. Studies have pointed that inflammation, oxidative and nitrosative stress may be involved in FD pathophysiology, which is not completely known. It was previously described an increase of inflammatory and prooxidative parameters in FD patients during enzyme replacement therapy (ERT), although it is necessary to evaluate these parameters before the beginnig of ERT. Using in vivo and in vitro assays in blood and urine samples of FD patients, we evaluated abnormalities of redox status, oxidative damage to biomolecules (including lipids, proteins and DNA) and Gb3 urinary levels. In order to investigate the biological effects of the latest described biomarker for FD, lyso-Gb3, we performed in vitro assays in human embryonic kidney epithelial cells (HEK-293T). We demonstrated, for the first time, increased DNA damage in FD patients. Then, we observed increased reactive species generation (by dichlorofluorescein – DCF - probe) in the same samples and, by comet assay with endonucleases, we verified that DNA damage has an oxidative origin in purines in these patients. In order to evaluate repair capacity towards an oxidative insult, a challenge assay with hydrogen peroxide (H2O2) was performed, which demonstrated that patients had increased repair (probably as response to chronic stress), but not sufficiently effective to reduce basal oxidative damage in purines to healthy individuals’ levels. We also observed that FD patients even before initiating ERT already had increased lipid peroxidation levels (by thiobarbituric acid reactive species - TBARS - and malondialdehyde - MDA content) and nitrosative stress (by urinary nitrate and nitrite), as well as imbalances in glutathione (GSH) redox system (GSH – the main intracellular antioxidant, evaluated by GSH content and glutathione reductase, GR, and glutathione peroxidase, GPx, enzyme activities). After long-term ERT (approximately five years), lipid peroxidation and nitrosative stress remained increased, although GSH metabolism was restored to the level of healthy subjects (also probably as an adaptive response to stress). Gb3 urinary levels decreased after ERT, but remained already increased when compared to controls. Lyso-Gb3 levels similar to that found in plasma of FD patients caused significative cytotoxic effect on kidney cells, caused DNA damage (including oxidative damage to purines and pyrimidines) and induced increase in the antioxidant enzyme catalase (CAT) activity and poly(ADP-ribose) polymerase-1 (PARP-1) expression (key enzyme in DNA base excision repair). To conclude, analysing together the in vitro data, we could suggest a mechanism of action to lyso-Gb3 in which H2O2, reactive specie with well known signaling function, acts as a mediator. H2O2 has also a central role in the mechanism proponed by the in vivo studies, so that the findings are complementary and provide new data about FD pathophysiology that could be useful to future studies looking for complementary therapies to ERT, necessary to improvement in clinical aspects and life quality of FD patients.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Several pathophysiological mechanisms are associated with type 2 diabetes mellitus (type 2 DM), such as glucotoxicity, insulin resistance, inflammation, oxidative stress and endothelial dysfunction, which can result in DNA strand breakage and changes in the nitrogenous bases. In this manner, DNA damage biomarkers may be useful in elucidating the pathophysiology of diabetes, as well as serving as an alternative to better evaluate its chronic complications. However, a great number of pathophysiological mechanisms related to increased DNA damage in diabetes need to be clarified. Thus, the objective of this study was to evaluate DNA damage in type 2 diabetes and its association with inflammation, oxidative stress, endothelial dysfunction, resistance towards insulin and the occurrence of chronic microvascular complications. The DNA damage was evaluated through the comet assay and the levels of 8-hydroxy-2'-deoxyguanosine (8-OHdG) urinary, the inflammatory process through the serum levels of interleukin (IL) 1, 6 and 10 and the alpha tumor necrosis factor (TNF-α), protein oxidation through plasma levels of advanced oxidation protein products (AOPPs), endothelial dysfunction by serum levels of NOx (nitrite/nitrate) and urinary albumin and insulin resistance through the index HOMA-IR. The present study was carried out in two phases. In the first phase, 32 patients with type 2 DM and 30 healthy individuals (control) were investigated. In the second phase, 54 patients with type 2 DM and 22 healthy individuals (control) were recruited from the University Hospital of Santa Maria (HUSM). This study found that patients with type 2 diabetes showed increased DNA fragmentation, assessed by comet assay, and increased oxidative DNA damage, assessed by 8-hydroxy-2'-deoxyguanosine (8-OhdG) urinary levels, compared to healthy control subjects. Additionally, increased DNA damage was observed in the type 2 DM group with inadequate glycemic control. When the areas obtained under the ROC curve were analyzed, 8-OHdG urinary presented higher diagnostic ability in identifying microvascular chronic complications compared with urinary albumin in the type 2 DM group. Furthermore, it was demonstrated that type 2 diabetic patients with microvascular complications had higher levels of oxidative DNA damage compared to patients without such complications. Interestingly enough, it was observed that type 2 diabetic patients with increased DNA damage had higher levels of proinflammatory cytokines such as IL-1, IL-6 and TNF-α, and a decrease in IL-10 levels, which is considered an anti-inflammatory cytokine. An association between increased DNA damage in type 2 diabetes and the index HOMA-IR, AOPPs levels and NOx levels and urinary albumin was also verified. Patients with type 2 diabetes exhibited factors that can directly contribute to the increase of DNA damage, such as insulin resistance, inflammation, endothelial dysfunction and increased generation of reactive species. / Diversos mecanismos fisiopatológicos estão associados ao Diabetes Mellitus (DM) tipo 2, como glicotoxicidade, resistência à insulina, inflamação, estresse oxidativo e disfunção endotelial, podendo resultar em quebras nos filamentos de DNA e modificações nas bases nitrogenadas. Desta maneira, biomarcadores de dano ao DNA podem ser úteis na elucidação da fisiopatologia do DM, bem como uma alternativa para a melhor avaliação de suas complicações crônicas. No entanto, muitos destes mecanismos fisiopatológicos relacionados ao aumento do dano ao DNA no diabetes precisam ser esclarecidos. Assim, o objetivo deste estudo foi avaliar o dano ao DNA no DM tipo 2 e sua associação com inflamação, oxidação proteica, disfunção endotelial, resistência à insulina e à ocorrência de complicações crônicas microvasculares. O dano ao DNA foi avaliado através do ensaio cometa e dos níveis de 8-hidroxi-2'-desoxiguanosina (8-OHdG) urinário, o processo inflamatório através dos níveis séricos das interleucinas (IL) 1, 6 e 10 e do fator de necrose tumoral alfa (TNF-α) , a oxidação proteica através dos níveis plasmáticos dos produtos proteicos de oxidação avançada (AOPPs), a disfunção endotelial através dos níveis séricos de NOx (nitrito/nitrato) e albumina urinária e a resistência insulínica através do índice HOMA-IR. O presente estudo foi conduzido em duas fases. Na primeira fase 32 pacientes com DM tipo 2 e 30 controles saudáveis foram investigados. Na segunda fase 54 pacientes com DM tipo 2 e 22 indivíduos controle foram recrutados no Hospital Universitário de Santa Maria (HUSM). Neste estudo, foi verificado que os pacientes com DM tipo 2 apresentaram aumento na fragmentação do DNA, avaliado pelo ensaio cometa, e um maior dano oxidativo ao DNA, avaliado pelos níveis urinários de 8-OHdG, comparados com indivíduos controles saudáveis. Também foi verificado no grupo DM tipo 2 com controle glicêmico inadequado um maior dano ao DNA. Quando foram analisadas as áreas sob a curva ROC obtidas, verificamos que o 8-OHdG urinário apresentou uma maior capacidade diagnóstica em identificar as complicações crônicas microvasculares, quando comparada com a albumina urinária no grupo DM tipo 2. Além disso, foi demonstrado que os pacientes diabéticos tipo 2 com complicações microvasculares apresentaram maiores níveis de dano oxidativo ao DNA, comparado aos pacientes que não apresentavam estas complicações. Interessantemente, foi observado que os pacientes DM tipo 2 com maior dano ao DNA apresentaram maiores níveis de citocinas pró-inflamatórias, como IL-1, IL-6 e TNF-α, além de um decréscimo nos níveis de IL-10, considerada um citocina anti-inflamatória. Também foi verificada uma associação entre o aumento do dano ao DNA no DM tipo 2 e o índice HOMA-IR, os níveis de AOPPs e os níveis de NOx e albumina urinária. Desta forma, nós especulamos que os pacientes com DM tipo 2 apresentaram uma cascata de eventos como, resistência à insulina, processo inflamatório, disfunção endotelial e aumento da geração de espécies reativas, fatores que podem contribuir diretamente para o aumento do dano ao DNA.

A doença de Fabry (DF, OMIM 301500) é uma doença lisossômica de depósito de herança ligada ao cromossomo X causada por mutações no gene GLA que levam à tradução da enzima lissomal α-galactosidase A (α-gal A, EC 3.2.1.22) com atividade deficiente ou nula. Como consequência, os substratos dessa enzima (majoritariamente globotriaosilceramida – Gb3 - e globotriaosilesfingosina – liso-Gb3) acumulam-se em diversos tecidos e fluidos corporais dos pacientes com DF. Estudos indicam que inflamação, estresse oxidativo e nitrosativo podem estar envolvidos na fisipatologia da DF, que ainda não está completamente esclarecida. Foi descrito previamente um aumento de parâmetros inflamatórios e próoxidantes em pacientes com DF durante a terapia de reposição enzimática (TRE), todavia se faz necessário avaliar tais parâmetros antes do início da TRE. Através de ensaios in vivo e in vitro em amostras de sangue e de urina de pacientes com DF, avaliamos alterações de estado redox, dano oxidativo a biomoléculas (incluindo lipídeos, proteínas e DNA) e níveis urinários de Gb3. No intuito de investigar os efeitos biológicos do mais recente biomarcador proposto para a DF, o liso-Gb3, realizamos ensaios in vitro em células embrionárias de epitélio renal humano (HEK-293T). Demonstramos, pela primeira vez, aumento de dano ao DNA em pacientes com DF. Ainda, observamos aumento de geração de espécies reativas nas mesmas amostras (através da sonda diclorofluoresceina - DCF) e, através do ensaio cometa com endonucleases, verificamos que o dano ao DNA é de natureza oxidativa em purinas nesses pacientes. Para avaliar a capacidade de reparo de DNA frente a um insulto oxidativo, realizamos o ensaio de desafio com peróxido de hidrogênio (H2O2), o qual demonstrou que os pacientes possuiam reparo aumentado (provavelmente como resposta ao estresse crônico), porém não suficientemente eficaz para reduzir o dano oxidativo basal a purinas a nível de indivíduos saudáveis. Observamos também que pacientes com DF antes de iniciar a TRE já possuíam níveis aumentados de lipoperoxidação (através da medida de espécies reativas ao ácido tiobarbitúrico – TBARS - e malondialdeído – MDA) e de estresse nitrosativo (medido através de nitrato e nitrito urinários), bem como desequilíbrios no sistema redox da glutationa (GSH - principal antioxidante intracelular, avaliado através da medida de GSH e da atividade das enzimas glutationa redutase, GR, e glutationa peroxidase, GPx). Após a TRE de longa duração (aproximadamente cinco anos), a lipoperoxidação e o estresse nitrosativo continuaram aumentados, porém o metabolismo da GSH foi normalizado a nível de indivíduos saudáveis (provavelmente também como resposta adaptativa ao estresse). Os níveis urinários de Gb3 diminuíram com a TRE, porém permaneceram ainda significativamente aumentados em relação aos controles. Concentrações de liso-Gb3 similares às encontradas no plasma de pacientes com DF tiveram efeito citotóxico significativo nas células renais, causaram dano ao DNA (incluindo dano oxidativo a purinas e pirimidinas) e induziram aumento na atividade da enzima antioxidante catalase (CAT) e na expressão da poli(ADP-ribose) polimerase 1 (PARP-1, enzima-chave no reparo de dano ao DNA por excisão de bases - BER). Por fim, analisando em conjunto os dados in vitro, podemos sugerir um mecanismo de ação para o liso-Gb3 no qual o H2O2, espécie reativa de conhecido papel sinalizador, atua como mediador. O H2O2 também ocupa papel central no mecanismo sugerido através dos estudos in vivo, de modo que os achados são complementares entre si e fornecem novos dados acerca da fisiopatologia da DF que podem ser úteis a estudos futuros na busca de terapias complementares à TRE, necessárias para a melhora clínica e de qualidade de vida dos pacientes com DF. / Fabry disease (FD, OMIM 301500) is an X-linked lysosomal storage disorder caused by mutations in GLA gene that lead to translated lysosomal enzyme α-galactosidade A (α-gal A, EC 3.2.1.22) with deficient or absent activity. Consequently, the enzyme’s substrates (mainly globotriaosylceramide – Gb3 and glotriaosylsphingosine – lyso-Gb3) accumulate in various tissues and body fluids of FD patients. Studies have pointed that inflammation, oxidative and nitrosative stress may be involved in FD pathophysiology, which is not completely known. It was previously described an increase of inflammatory and prooxidative parameters in FD patients during enzyme replacement therapy (ERT), although it is necessary to evaluate these parameters before the beginnig of ERT. Using in vivo and in vitro assays in blood and urine samples of FD patients, we evaluated abnormalities of redox status, oxidative damage to biomolecules (including lipids, proteins and DNA) and Gb3 urinary levels. In order to investigate the biological effects of the latest described biomarker for FD, lyso-Gb3, we performed in vitro assays in human embryonic kidney epithelial cells (HEK-293T). We demonstrated, for the first time, increased DNA damage in FD patients. Then, we observed increased reactive species generation (by dichlorofluorescein – DCF - probe) in the same samples and, by comet assay with endonucleases, we verified that DNA damage has an oxidative origin in purines in these patients. In order to evaluate repair capacity towards an oxidative insult, a challenge assay with hydrogen peroxide (H2O2) was performed, which demonstrated that patients had increased repair (probably as response to chronic stress), but not sufficiently effective to reduce basal oxidative damage in purines to healthy individuals’ levels. We also observed that FD patients even before initiating ERT already had increased lipid peroxidation levels (by thiobarbituric acid reactive species - TBARS - and malondialdehyde - MDA content) and nitrosative stress (by urinary nitrate and nitrite), as well as imbalances in glutathione (GSH) redox system (GSH – the main intracellular antioxidant, evaluated by GSH content and glutathione reductase, GR, and glutathione peroxidase, GPx, enzyme activities). After long-term ERT (approximately five years), lipid peroxidation and nitrosative stress remained increased, although GSH metabolism was restored to the level of healthy subjects (also probably as an adaptive response to stress). Gb3 urinary levels decreased after ERT, but remained already increased when compared to controls. Lyso-Gb3 levels similar to that found in plasma of FD patients caused significative cytotoxic effect on kidney cells, caused DNA damage (including oxidative damage to purines and pyrimidines) and induced increase in the antioxidant enzyme catalase (CAT) activity and poly(ADP-ribose) polymerase-1 (PARP-1) expression (key enzyme in DNA base excision repair). To conclude, analysing together the in vitro data, we could suggest a mechanism of action to lyso-Gb3 in which H2O2, reactive specie with well known signaling function, acts as a mediator. H2O2 has also a central role in the mechanism proponed by the in vivo studies, so that the findings are complementary and provide new data about FD pathophysiology that could be useful to future studies looking for complementary therapies to ERT, necessary to improvement in clinical aspects and life quality of FD patients.

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

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