Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Atherosclerosis is a chronic inflammatory condition associated with an overproduction of oxidant species. Since low density lipoprotein (LDL) oxidation plays a key role in the pathogenesis of atherosclerosis, antioxidants that can inhibit this oxidative process might be useful in preventing atherosclerosis-related pathological conditions, such as cardiovascular diseases and stroke. Here, we investigated the potential toxicological effects and the anti-atherogenic properties of diphenyl diselenide (PhSe)2, a simple organoselenium compound that presents important antioxidant properties. Toxicological studies, revealed that (PhSe)2, orally administered, produced minor toxicological effects in rabbits exposure for a long term. The toxic potential of (PhSe)2 was evidenced by a decrease in the ascorbic acid contents in blood, liver and brain of rabbits. Nevertheless, the prolonged exposition with (PhSe)2 was not hepato or renotoxic and not modified the others oxidative stress parameters. The consumption of (PhSe)2 by hipercholesterolemic rabbits significantly decreased the serum cholesterol levels and also diminished the serum and hepatic levels of TBARS, as well as the production of free radical species in blood and brain. In vitro studies demonstrated that (PhSe)2 showed a dosedependent protective effect against Cu2+ and 2,2-azobis-2-amidinopropane (AAPH)-induced oxidation of LDL or parinaric acid (PnA) incorporated into isolated human LDL. Interestingly, (PhSe)2 also protected protein moieties from human isolated LDL against Cu2+-induced oxidation. These effects were related to its thiol-peroxidase activity. In experiments with primary cultures of bovine aortic endothelial cells (BAEC), (PhSe)2 protected endothelial cells from the damage promoted by peroxynitrite exposure, in a more effective way than ebselen. The intracellular levels of glutathione (GSH) were almost completely consumed by peroxynitrite and although the compounds did not restore the normal levels, (PhSe)2 per se increases significantly GSH in a concentration-dependent manner. This effect may be related with the significant increase in cellular glutathione peroxidase (GPx) activity promoted by this compound. Taken together, the results indicated that (PhSe)2 is relatively safe for rabbits even after a prolonged time of ingestion and suggest a new role for diphenyl diselenide as a potential anti-atherogenic agent. / A aterosclerose é uma condição inflamatória crônica associada à produção de espécies oxidantes. A oxidação da lipoproteína de baixa densidade (LDL) parece ter um papel fundamental na patogênese da aterosclerose, desta forma os antioxidantes, substâncias capazes de inibir o processo oxidativo, podem ser úteis na prevenção das condições patológicas associadas à aterosclerose, como doenças cardiovasculares e acidentes vasculares cerebrais. Nesta tese, investigou-se os potenciais efeitos toxicológicos e as propriedades anti-aterogênicas do disseleneto de difenila (PhSe)2, um simples composto orgânico de selênio que apresenta importantes propriedades antioxidantes. Os estudos toxicológicos revelaram que o (PhSe)2 oralmente administrado produziu poucos efeitos tóxicos nos coelhos expostos ao composto por um longo período de tempo. O principal efeito tóxico do (PhSe)2 foi a diminuição dos níveis de ácido ascórbico no sangue, fígado e cérebro dos coelhos. Todavia, a exposição prolongada ao (PhSe)2 não alterou os marcadores clássicos de lesão hepática e renal e os demais marcadores do estresse oxidativo. O consumo de (PhSe)2 por coelhos hipercolesterolêmicos diminuiu significativamente os níveis sorológicos de colesterol total e ainda reduziu os níveis sanguíneos e hepáticos de TBARS, bem como a produção de espécies oxidativas no sangue e no cérebro destes animais. Estudos in vitro demonstraram que o (PhSe)2 protegeu LDLs humanas isoladas contra a oxidação induzida por Cu2+ e AAPH e a oxidação do ácido parinárico (PnA) incorporado nas LDLs de maneira concentração dependente. O (PhSe)2 também foi capaz de prevenir a oxidação da porção protéica das LDLs. Estes efeitos protetores do (PhSe)2 foram associados a sua atividade tiol peroxidase. Em experimentos utilizando cultura primária de células endoteliais de aorta bovina (BAEC), evidenciou-se o efeito protetor do (PhSe)2 contra a morte celular induzida pelo peroxinitrito, de forma mais efetiva que o ebselen. Os níveis intracelulares de glutationa (GSH) foram completamente consumidos pelo peroxinitrito. O (PhSe)2 per se aumentou significativamente os níveis de GSH de maneira concentração dependente, todavia, a adição dos compostos não preveniu o consumo de GSH pelo peroxinitrito. Este efeito pode ser relacionado com o significativo aumento na atividade celular da glutationa peroxidase (GPx) promovido pelo (PhSe)2. Em conclusão estes resultados indicam que a suplementação oral com (PhSe)2 demonstrou baixa toxicidade nos coelhos mesmo após uma ingestão prolongada do composto e sugere-se um novo papel para o (PhSe)2 como um potencial agente anti-aterogênico.

Visando contribuir para o conhecimento da dinâmica do estresse celular por agentes químicos e físicos e suas possíveis implicações sobre a mobilização de elementos transponíveis presentes em Drosophila, foram realizadas diferentes abordagens experimentais utilizando a espécie cosmopolita Drosophila melanogaster, e as espécies neotropicais do subgrupo willistoni, D. willistoni (três linhagens) D. equinoxialis, D. paulistorum, D. insularis e D. tropicalis. Foi verificado o efeito tóxico de disseleneto de difenila ((PhSe)2) durante diferentes estágios do ciclo de vida da Drosophila melanogaster e das espécies do subgrupo willistoni. Em D. melanogaster, as moscas adultas foram mais resistentes a intoxicação por (PhSe)2 do que larvas e pupas. De uma maneira geral as espécies do subgrupo willistoni são mais sensíveis à intoxicação por selênio do que a D. melanogaster, possivelmente explicado e de acordo com a recentemente demonstrada ausência de homologia de genes para selenoproteínas no genoma de D. willistoni com todas as onze outras espécies sequenciadas. O potencial do selênio para promover estresse celular em D. melanogaster foi evidenciado através da transcrição do gene hsp83 por Northern blot. Nas espécies do subgrupo willistoni a expressão deste gene e do hsp70 foi abordada através de Real Time PCR em resposta ao selênio e ao paraquat, que igualmente foi mais tóxico nos estágios iniciais de desenvolvimento. Os resultados da expressão dos genes de estresse, entretanto, não foram conclusivos, bem como a procura da transposase do elemento P em resposta aos tratamentos. Apesar disso foram estabelecidas às condições experimentais para a realização de experimentos futuros. / Aiming to contribute to the knowledge of the dynamics of cell stress caused by chemical and physical agents and the likely implications thereof in the mobilization of transposable elements present in Drosophila, different experimental approaches were adopted using the cosmopolitan species Drosophila melanogaster and the Neotropical species of the willistoni subgroup, D. willistoni (three strains), D. equinoxialis, D. willistoni, D. paulistorum, D. insularis and D. tropicalis. The toxic effect of diphenyl diselenide [(PhSe)2] was observed in the different life cycles of Drosophila melanogaster and of the species of the willistoni subgroup. D. melanogaster adult flies were more resistant to intoxication by (PhSe)2 as compared to larvae and pupae. Generally speaking the species belonging to the willistoni subgroup are more sensitive to intoxication by selenium as compared to D. melanogaster, which is possibly explained and in accordance to the recently demonstrated absence of gene homology of selenoproteins in the D. willistoni genome with all that of the other eleven species sequenced. The evidence of the potential exhibited by selenium to promote cell stress in D. melanogaster is shown by the hsp83 gene transcription analyzed by Northern blot. In the species of the willistoni subgroup, the expression of the hsp83 and of the hsp70 genes was analyzed by Real Time PCR in response to selenium and paraquat, which was equally more toxic in the early development stages. Nevertheless, the results of the stress gene expression were inconclusive, as well as the search for P element transposase in response to treatments. In spite of that, the experimental conditions required for future research have been established.

A arilação seletiva de compostos orgânicos confere-lhes propriedades com amplas aplicações: em compostos de atividade biológica, inibidora da protease do vírus HIV-1, e de interesse como agroquímicos ou na engenharia de materiais. Em razão disso, novos métodos e reagentes tem sido desenvolvidos com essa finalidade. Sabe-se que a N-arilação de várias aminas, catalisadas por paládio, com haletos de arila e triflatos é tida como ferramenta importante a disposição do químico sintético. Do mesmo modo, publicou-se que a N-arilação de certos -amino ácidos por haletos de arila, procede-se facilmente quando catalisada por CuI. Alternativamente, a literatura cita outros métodos eficientes usando ácidos borônicos, compostos arilbismuto e compostos organochumbo. Neste trabalho foi estudada a arilação seletiva de ânions ambidentados pelo sal de iodo polivalente cloreto de difenil iodônio, em diferentes condições de reação, visando a otimização da síntese: 1) reação térmica (agitação magnética), sem catalisador, e em diferentes solventes, ou mistura de solventes; 2) reação sonoquímica, sem catalisador e em diferentes soluções; 3) reação térmica e sonoquímica na presença de catalisador CuCl (10%). Sacarinato de sódio, acesulfame de potássio, e ftalimida potássica foram escolhidos como ânions ambidentados derivados de sulfoimidas e imidas a serem arilados. No caso de N-fenil sacarina a quemiosseletividade e o melhor rendimento são observados com acetonitrila/água (1:1, v/v), sob refluxo para formação do par iônico intermediário (ou o iodano correspondente), seguido por fusão térmica na ausência de solvente. O acesulfame potássico, por sua vez, forneceu seletivamente produtos de N- ou O-fenilação, de acordo com as seguintes condições estabelecidas: 1) produto de fenilação por via térmica ou sonoquímica em etanol; 2) produto de O-fenilação, por via térmica ou sonoquímica em acetonitrila. A ftalimida potássica, na ausência de catalisador, é arilada em baixos rendimentos. A melhor condição de síntese é encontrada com acetonitrila e CuCl (10%), sendo 92% o rendimento por via sonoquímica e 78% por via térmica. A seletividade verificada foi analisada em termos das interações dos ânions ambidentados e dos solventes em questão. / The arylation of organic compounds gives place to a wide number of applications: concerning to their biological properties as HIV-1, protease inhibitor, as well as synthetic intermediates in pharmaceuticals, agrochemical and polymer chemistry. New methodologies and reagents have been developed as consequence of this. It is already known that N-arylation of several amines, catalyzed by palladium, with aryl halides and trifflates is a valuable tool to various reported organic synthesis. In the same way, it has been published that the N-arylation of certain -amino acids by aryl halides, proceeds smoothly when catalized by CuI. Alternatively, the literature reports other efficient methods using boranic acids, arylbismuth and organolead compounds. In the present work, it was studied the selective arylation of ambident anions by hypervalent iodine salts (chloride of diphenyl iodonium), in a different set of conditions, seeking the synthesis optimizations: 1) thermal reactions (silent mode, magnetic stirring), without catalyst, and, in different solvents or mixture of then; 2) sonochemical reactions, without catalyst, and in a different solvent composition; 3) thermal and sonochemical reactions carried out in the presence of (10%) CuCl as the catalyst. Sodium saccharinate, acessulfame K and potassium phthalimide were chosen as the ambident anions (derived from sulfonimides and imide functional groups) to be studied. In the N-phenyl saccharin case the chemioselectivity was achieved along the best yields when water/acetonitrila (1:1, v/v) solvent was employed in the step to form the ion pair (or the 3-iodane, intermediate), followed by the thermal fusion in the absence of solvent. The acessulfame K, for its turn, supplied selectively products of N- and O-arylation under the following established conditions: 1) N-phenylation in etanol through thermal and sonochemical approach; 2) O-phenylation product, in acetonitrila, by thermal and sonochemical method. Finally, arylation of potassium phthalimide with diaryliodonium is sluggish and gives low yields without catalyst. The best protocol to this synthesis was found with the solvent acetonitrile and (10%) CuCl catalyst addition, being 92% the yield of sonochemical reaction and 78% of the thermal one. The selectivity achieving was analyzed in accord with the solution interaction between the ambident anion and the solvent molecules.

The dietary intake of polybrominated diphenyl ethers (PBDEs) and hexabromocyclododecane (HBCD) have been estimated for Swedish children. A dietary survey performed in 2003, including 4, 8-9 and 11-12 year olds, and concentrations in individual food items were combined. The food included in the study was mainly of animal origin, consisting of fish and shellfish, dairy products, meat products, eggs, animal and vegetable fats and fats from miscellaneous food products. The medium-bound intake of PBDEs (9 congeners) were estimated to 23.0 ng/day, 30.9 ng/day and 27.7 ng/day for 4, 8-9 and 11-12 years olds respectively. The corresponding estimations for HBCD were 7.94 ng/day 10.7 ng/day and 9.46 ng/day for 4, 8-9 and 11-12 years olds respectively. These results show a higher daily intake for 8-9 year olds compared with the other age groups. However, when estimating the daily intake per kg bw, the intake decreases with age. BDE-47 contributed the most to the total intake of PBDEs, with approximately 40%. The food group contributing the most to the intake of PBDEs and HBCD was fish and shellfish, of which non-Baltic fatty fish was the largest contributor. There were no considerable differences between boys and girls in any of the aspects examined. The result from this study show a lower intake of PBDEs and HBCD in Swedish children compared with children in other studies made in Europe and the United States. / Bromerade flamskyddsmedel används för att skydda brännbara material från att fatta eld, till exempel skyddas textilier och plaster i bland annat elektronik, fordon och möbler. Två typer av bromerade flamskyddsmedel är polybromerade difenyletrar (PBDE) och hexabromocyklododekan (HBCD). Dessa är additiva flamskyddsmedel och blandas i materialet som ska skyddas men binder inte in i produkten och kan därför lätt läcka ut i miljön, vilket också har skett. Halter har påträffats i miljön och i biota långt från plaster där ämnena produceras eller används. PBDE och HBCD har visats ha hormonstörande och neurotoxiska effekter i studier på råtta och mus. Thyroxinnivåerna sjunker vid exponering av PBDE och HBCD, vilket skulle kunna leda till sköldkörtelproblem och störd utveckling av bland annat hjärnan om exponering sker perinatalt. De neurotoxiska effekterna inkluderar inlärnings- och minnessvårigheter och ett förändrat beteende med hyper- och hypoaktivitet som följd. Human exponering för PBDE och HBCD sker främst via födan och speciellt via animaliska produkter då dessa ämnen är lipofila, bioackumulerande och ofta biomagnifierande vilket gör att de påträffas i högre koncentrationer högre upp i trofinivåerna. Studier från bland annat Sverige och Finland visar att fisk och skaldjur är den största källan till intag av PBDE. De flesta intagsberäkningar av PBDE och HBCD baseras på livsmedelskonsumtionen hos vuxna och visar följaktligen endast hur intaget ser ut för den delen av populationen. För barn, som är en av de känsligaste grupperna i populationen, finns inte många studier att tillgå, varken från Sverige eller andra delar av världen. I den här studien har därför intaget av PBDE (summan av 9 kongener) och HBCD beräknats för barn i Sverige. I en rikstäckande kostundersökning utförd 2003 deltog barn i åldrarna 4, 8-9 och 11-12 år. De fick i en matdagbok ange sin konsumtion under fyra på varandra följande dagar. Data från denna undersökning kombinerades sedan med haltdata från olika livsmedel för att räkna ut intaget av PBDE och HBCD på individbasis. Undersökningen innefattade främst animaliska livsmedel och innehöll därför fisk och skaldjur, mejeriprodukter, köttprodukter, ägg, animaliskt och vegetabiliskt fett och fett från övriga livsmedel. Resultaten visar att födointaget av PBDE var 23,0 ng/dag, 30,9 ng/dag och 27,7 ng/dag för 4, 8-9 respektive 11-12 åringar. Intaget av HBCD beräknades till 7,94 ng/dag, 10,7 ng/dag och 9,46 ng/dag för 4, 8-9 respektive 11-12 åringar. Detta visar att 8-9 åringar har det högsta dagliga intaget av PBDE och HBCD. När intaget beräknas på kroppsvikt däremot, har de yngsta barnen det högsta intaget som sedan sjunker med åldern. Fisk och skaldjur var den största källan till intaget av PBDE och HBCD, trots att konsumtionen av dessa livsmedel var relativt lågt. Det fanns ingen större skillnad mellan pojkar och flickor, varken i intag av PBDE eller av HBCD. Jämfört med de få studier som gjorts i andra länder, är det tydligt att svenska barn har ett lägre intag av PBDE och HBCD. Undersökningen tyder också på att intaget av PBDE och HBCD hos svenska barn, utifrån de kunskaper vi har idag, inte utgör någon risk med avseende på de effekter av PBDE och HBCD som påträffats i toxikologiska studier. Däremot är barn i ett känsligt skede i livet och upprepad exponering samt exponering för flera miljögifter samtidigt skulle kunna påverka deras utveckling negativt.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In mammals, the liver plays a central role in whole-body lipid metabolism. Unfortunately, dysregulation of these pathways has been implicated in hyperlipidemias. In recent years, a significant association between the trace element selenium and hypercholesterolaemia in human and animals has been reported. This study was designed to investigate a potential hypolipidaemic effect of diphenyl diselenide ((PhSe)2) in Triton WR-1339-induced hyperlipidaemia in mice. Triton was administered intraperitoneally (400 mg/kg) to overnight-fasted mice to develop acute hyperlipidaemia. (PhSe)2 was administered orally (10 mg/kg) 30 min before Triton. At 24 h after Triton injection, blood samples were collected to measure plasma lipid levels. The hepatic thiobarbituric acid reactive substances and ascorbic acid levels as well as catalase and glutathione peroxidase activity were recorded. (PhSe)2 administration significantly lowered total cholesterol, non-high- density lipoprotein-cholesterol and triglycerides,whilst it increased high-density lipoprotein-cholesterol levels in plasma of hyperlipidaemic mice. Neither oxidative stress nor the antioxidant effect of (PhSe)2 was observed in the mouse liver in this experimental protocol. These findings indicated that (PhSe)2 was able to lower plasma lipid concentrations. Further studies are needed to elucidate the exact mechanism by which (PhSe)2 exerted its hypolipidaemic effect in the management of hyperlipidaemia. / Nos mamíferos, o fígado desempenha um papel extremamente importante na manutenção da homeostase do metabolismo dos lipídios plasmáticos. Entretanto, problemas na regulação desses mecanismos têm sido implicados na ocorrência de dislipidemias (alterações na concentração adequada de lipídios no plasma). Nos últimos anos, tem sido evidenciada a existência de uma relação entre os níveis de selênio (Se) e o aumento nas concentrações plasmáticas de lipídios em humanos e animais. Dessa forma, o presente trabalho teve por objetivo investigar um possível efeito hipolipidêmico do (PhSe)2, um composto orgânico de Se, no modelo de hiperlipidemia aguda induzida por Triton WR-1339 em camundongos, bem como investigar se a hiperlipidemia aguda induzida pela administração intraperitonial (i.p.) de Triton WR-1339 altera parâmetros relacionados à ocorrência de dano oxidativo no tecido hepático de camundongos e determinar se o efeito antioxidante do (PhSe)2 está presente nesse processo. Para isso, o Triton WR-1339 foi injetado i.p. (400 mg/kg) em camundongos que estavam em jejum de 12 horas. O (PhSe)2 foi administrado oralmente (10 mg/kg) 30 minutos antes do Triton WR-1339. 24 horas após a injeção do Triton WR-1339, amostras de sangue foram coletadas para dosagem das concentrações de lipídios plasmáticos. Os níveis de espécies reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBARS) e ácido ascórbico, bem como a atividade das enzimas catalase e glutationa peroxidase foram determinados no tecido hepático. A administração de (PhSe)2 foi capaz de prevenir o aumento nos níveis de colesterol total, colesterol não-HDL e triglicerídeos bem como aumentar os níveis de HDL-colesterol no plasma de camundongos hiperlipidêmicos. No protocolo experimental utilizado nesse estudo não foram observadas alterações nos parâmetros hepáticos de estresse oxidativo analisados. Conseqüentemente, o efeito antioxidante do (PhSe)2 não pode ser verificado. Os resultados obtidos nesse trabalho encorajam a realização de estudos posteriores no intuito de elucidar o exato mecanismo através do qual o (PhSe)2 exerce seu efeito hipolipidêmico.

Paracetamol (APAP) is commonly used analgesic and antipyretic, however high doses can induce damage hepatic. The metabolic N-acetyl-p-benzoquinone imine (NAPQI) is responsible for the toxic effects. The accumulation of this metabolic causes oxidative stress, cellular death and tissue necrosis. Toxicity of APAP is also related to development of inflammation, accumulation of neutrophils and release of proinflammatory mediators. The treatment consists of the N-acetylcysteine administration, which it must be administered quickly. The diphenyl diselenide (PhSe)2 is an organoselenium compound that exhibit antioxidant activity and pharmacological proprieties. The aim of this study is evaluate the ability of (PhSe)2 in reducing acute liver failure induced by APAP in mice. The animals received APAP 600 mg/kg, and after 1h were treated with (PhSe)2 15.6 mg/kg. After 4h APAP administration was collected serum and hepatic tissue for analysis. APAP administration caused severe damage hepatic, oxidative stress induction and glutathione levels reduction. APAP also caused increase of myeloperoxidase activity. The treatment with (PhSe)2 was effective in reduction of alterations caused by APAP, suggesting a promising therapeutic option for the treatment of acute liver failure. / O paracetamol (APAP) é comumente usado como analgésico e antipirético, porém doses elevadas podem induzir dano hepático. O metabólito N-acetil-p-benzoquinina imina (NAPQI), é responsável pelos efeitos tóxicos. O acúmulo deste metabólito ocasiona estresse oxidativo, morte celular e necrose tecidual. A toxicidade do APAP também está relacionada com desenvolvimento de inflamação, acúmulo de neutrófilos e liberação de mediadores pró-inflamatórios. O tratamento consiste na administração de N-acetilcisteína, a qual deve ser administrada relativamente cedo. O disseleneto de difenila (PhSe)2 é um composto orgânico de selênio que apresenta atividade antioxidante e propriedades farmacológicas. O objetivo deste estudo é avaliar a capacidade do (PhSe)2 em reduzir a falência hepática aguda induzida pelo APAP em camundongos. Os animais receberam APAP 600 mg/kg, e 1h após foram tratados com (PhSe)2 15,6 mg/kg. Após 4 h da administração de APAP coletou-se amostras de soro e tecido hepático para as análises. O APAP ocasionou severo dano hepático, indução de estresse oxidativo e redução dos níveis de glutationa. O APAP também provocou aumento na atividade da mieloperoxidase. O tratamento com (PhSe)2 mostrou-se efetivo na redução das alterações geradas pelo APAP, sugerindo uma opção terapêutica promissora para o tratamento da falência hepática aguda.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Mercury is a metal without physiological functions in human body and is toxic to human beings. This metal has many applications in industry and, therefore it is very important in occupational and environmental exposure. The toxicity of mercury depends on the form of the metal and can affect several organs, such as brain, kidney and liver. In addition, mercury can cause alteration in hematological and immunological systems. The oxidative stress seems to be involved in toxicity induced by mercury, since this metal may cause an increase in the production of reactive oxygen species (ROS) and disturbances in enzymatic and non-enzymatic antioxidant defense systems. Thus, in addition to conventional therapies using chelating agents, therapies using antioxidants are tested in an attempt to reduce the toxic effects of this metal. Since diphenyl diselenide (PhSe)2 has several pharmacological properties, including antioxidant action, our goal was to verify the effect of this compound in different models of exposure to mercuric chloride (HgCl2) in mice. The use of another antioxidant agent, Nacetylcysteine (NAC), and a chelating agent of reference, 2,3-dimercapto-1-propanosulfonato (DMPS), were also evaluated. The results showed that the concomitant and acute exposure to HgCl2 and therapeutic agents tested presented toxic effects. In fact, the administration of DMPS and NAC, in animals exposed to HgCl2, caused renal toxicity in mice, which was evidenced by an increase in the urea and creatinine levels and by reduction on renal Na+, K+-ATPase activity. This can be explained by a possible formation of complexes between the metal and these agents. The administration of (PhSe)2 caused 100% of death in animals exposed to HgCl2. The toxic effects of HgCl2 + (PhSe)2 association affects the hepatic tissue and especially the renal tissue. Hepatic damage was characterized by an increase in the lipid peroxidation levels and reduction in catalase activity from animals of HgCl2 + (PhSe)2 group. Renal damage was characterized by biochemical markers in plasma and urine of mice. Moreover, mice exposed to the association between HgCl2 and (PhSe)2 showed inhibitions in renal glutathione S-transferase (GST) and Na+, K+-ATPase activities. The oxidative damage in renal tissue was evidenced by increase in the lipid peroxidation levels and increase in ascorbic acid concentration in mice exposed to HgCl2 + (PhSe)2 group. Increased levels of hemoglobin and hematocrit were also observed in mice of HgCl2 + (PhSe)2 group and renal damage seems to be involved in this effect. The formation of a complex between HgCl2 and (PhSe)2, which displays pro-oxidant activity, is the most probably hypothesis to explain this toxicity. We observed also that the preventive therapy with (PhSe)2 was effective in protecting against immunological and hematological alterations induced by subchronic HgCl2 exposure. In fact, exposure to HgCl2 caused anemia in mice, which was observed by reducing in the hemoglobin, erythrocytes and hematocrit levels. Moreover, levels of leukocytes and platelets were also reduced by exposure to HgCl2. The immunological changes were evidenced by increase in immunoglobulins levels. All these changes, hematological and immunological, were reduced by (PhSe)2 pre-treatment. The antioxidant activity of this selenium compound seems to be involved in this mechanism of protection, as well as the formation of a inactive ternary complex between mercury, selenium and selenoprotein P. (PhSe)2 also presented similar effects when compared to DMPS in restored renal and hematological damage observed after subchronic exposure to HgCl2. The hematological changes (decrease in erythrocytes, leukocytes and platelets levels) and changes in renal tissue, observed by increase in the plasmatic urea, creatinine, and uric acid levels and renal lipid peroxidation, induced by exposure to HgCl2, were reversed by (PhSe)2 and DMPS, individually administered. However, the combined use of (PhSe)2 and DMPS did not present good results, since the individual therapies with these two agents were more effective than the combined administration. Based on these results, we can conclude that the use of (PhSe)2 against the HgCl2 toxicity should be further studied, since, depending on the experimental model, the results can be beneficial or there may be a potentiation of the toxic effects of mercury. / O mercúrio (Hg) é um elemento ainda sem função fisiológica no organismo humano, sendo tóxico aos seres vivos. Este metal possui ampla aplicação na indústria sendo, portanto, bastante importante na exposição ocupacional e ambiental. A toxicidade do mercúrio depende da forma deste metal e pode afetar inúmeros órgãos, tais como o cérebro, os rins e o fígado e, ainda, causar alterações hematológicas e imunológicas. O estresse oxidativo parece estar envolvido na toxicidade induzida pelo mercúrio, uma vez que este metal pode causar um aumento na produção de espécies reativas de oxigênio (EROs) e distúrbios nos sistemas de defesa antioxidante enzimáticos e não-enzimáticos. Desta forma, além das terapias convencionais por meio de agentes quelantes, terapias utilizando agentes antioxidantes são testadas na tentativa de reduzir os efeitos tóxicos deste metal. Considerando que o composto disseleneto de difenila (PhSe)2 possui inúmeras propriedades farmacológicas, dentre as quais destaca-se a sua ação antioxidante, o nosso objetivo foi verificar o efeito deste composto em diferentes modelos de exposição ao cloreto de mercúrio (HgCl2) em camundongos. As utilizações de outro agente antioxidante, a N-acetilcisteína (NAC), e de um agente quelante de referência, o ácido 2,3-dimercapto-1-propanosulfônico (DMPS), também foram avaliadas. Os resultados obtidos demonstraram que quando o HgCl2 foi administrado de forma aguda e a utilização dos agentes terapêuticos testados ocorreu de forma concomitante, efeitos tóxicos decorrentes destas interações foram observados. De fato, a administração de NAC e DMPS, em animais expostos ao HgCl2, causou toxicidade renal nos camundongos, o que foi evidenciado através de um aumento nos níveis de uréia e creatinina e através da redução na atividade da enzima Na+, K+-ATPase renal. Esta toxicidade foi devida a uma possível formação de complexos tóxicos entre o metal e estes agentes. A administração de (PhSe)2 causou 100% de morte nos animais expostos ao HgCl2. Os efeitos tóxicos decorrentes desta associação afetam o tecido hepático e, principalmente, o tecido renal. O dano hepático foi caracterizado pelo aumento nos níveis de peroxidação lipídica e redução na atividade da enzima catalase nos animais do grupo HgCl2 + (PhSe)2. O dano renal foi caracterizado através de marcadores bioquímicos no plasma e na urina dos camundongos. Além disso, os camundongos expostos a associação entre o HgCl2 e o (PhSe)2 apresentaram inibições na atividade das enzimas glutationa S-transferase (GST) e Na+, K+-ATPase renal. O dano oxidativo no tecido renal foi evidenciado através do aumento nos níveis de peroxidação lipídica e aumento na concentração de ácido ascórbico nos camundongos expostos ao HgCl2 e ao (PhSe)2, de forma concomitante. Elevados valores de hemoglobina e hematócrito também foram observados nos camundongos do grupo HgCl2 + (PhSe)2 e o dano renal parece estar envolvido neste efeito. A formação de um complexo entre o HgCl2 e o (PhSe)2, o qual apresenta atividades pró-oxidantes, é a hipótese mais provável para explicar esta toxicidade. Foi observado também que a terapia preventiva com o (PhSe)2 foi efetiva em proteger contra os danos nos sistemas hematológico e imunológico induzidos de forma subcrônica pelo HgCl2. De fato, a exposição ao HgCl2 causou anemia nos camundongos, o que foi observado através da redução nos níveis de hemoglobina, contagem de eritrócitos e no hematócrito. Além disso, os níveis de leucócitos e plaquetas também foram reduzidos pela exposição ao metal. As alterações imunológicas foram evidenciadas pelo aumento nos níveis de imunoglobulinas. Todas estas alterações, hematológicas e imunológicas, foram reduzidas pelo pré-tratamento com o (PhSe)2. A ação antioxidante deste composto de selênio parece estar envolvida neste mecanismo de proteção, bem como a formação de um complexo ternário inerte entre o mercúrio, o selênio e a selenoproteína P. O (PhSe)2 também foi tão efetivo quanto o DMPS em reverter os danos renal e hematológico observados após a exposição subcrônica ao HgCl2. As alterações hematológicas (diminuição nos níveis de eritrócitos, leucócitos e plaquetas) e as alterações no tecido renal, observadas através do aumento nos níveis de uréia, creatinina e ácido úrico plasmáticos e através da peroxidação lipídica renal, induzidos pela exposição ao HgCl2, foram revertidas pelas administrações individuais de (PhSe)2 e DMPS. Entretanto, a utilização do (PhSe)2 de forma associada ao DMPS não apresentou bons resultados, uma vez que as administrações individuais destes dois agentes foram mais eficazes do que a administração combinada. Com base nos resultados obtidos, nós podemos concluir que a utilização do (PhSe)2 em intoxicações pelo HgCl2 deve ser ainda mais estudada, já que, dependendo do modelo experimental utilizado, os resultados podem ser benéficos ou pode haver uma potencialização dos efeitos tóxicos do mercúrio.

Several metals are known to disturb cellular functions by binding to thiol groups of biomolecules. Therefore, a possible therapy for metal intoxication is to remove the toxic metals from the bound functional bioligands by administering strong thiol-containing chelators. However, these compounds could remove endogenous metals, which are essential components of many enzyme systems. Thus, the present study was designed to evaluate the effects of chelating agents, meso-2,3-dimercaptosuccinic acid (DMSA), 2,3-dimercaptopropane 1-sulfonate (DMPS) and 2,3-dimercaptopropanol (BAL) per se on toxicological parameters and models of cadmium intoxication. δ-Aminolevulinate dehydratase (δ-ALA-D) activity from human erythrocytes was inhibited by dithiol chelating agents in a concentration-dependent manner. Dithiotreitol and zinc chloride were able to protect the δ-ALA-D inhibition caused by BAL, DMPS and DMSA in a concentration-dependent manner. Acute treatment with chelating agents caused changes in a number of toxicological parameters in mice. BAL caused a decrease on renal δ-ALA-D activity and an increase on brain and liver enzyme activity. DMPS caused an inhibition in renal δ-ALA-D activity, while animals that received a single dose of DMSA did not present δ-ALA-D activity of tissues modified. All three agents produced an increase in both liver and renal lipid peroxidation. Mice that received DMPS presented an increase in renal zinc concentration and a depletion of hepatic zinc occurred in mice administrated with BAL. Of all the toxic metals found in the environment and used in industry, cadmium occupies a special place because of the generally intractable nature of cadmium intoxication. Several lines of evidence indicate that reactive oxygen species are involved in cadmium-mediated tissue damage. Thus, it is believed that antioxidant should be one of the important components of an effective treatment of cadmium poisoning, as well, combined therapy with antioxidants and chelators can yield better therapeutic outcomes than isolated chelation therapy. Acute cadmium-intoxication caused inhibition of δ-ALA-D and superoxide dismutase (SOD) activities, reduction in ascorbic acid levels and increase of lipid peroxidation in mice testes. Also, an increase on plasmatic lactate dehydrogenase (LDH), aspartate aminotransferase (AST) and alanine aminotransferase (ALT) activities was observed. DMSA, DMPS and diphenyl diselenide ((PhSe)2) protected against the inhibitory effect of cadmium on δ-ALA-D activity and restored the increase of TBARS levels. However, these compounds alone or in combination, were unable to protect SOD activity and to improve ascorbic acid levels near to the normal value. The use of combined therapy (DMSA plus (PhSe)2) not proved be better than the monotherapy, in improving the toxicological parameters evaluated in this model of testicular damage induced by cadmium. On the other hand, the use of combined therapy (DMPS plus (PhSe)2) proved to be better than the monotherapy in decreasing cadmium levels in testes and in ameliorating plasmatic AST level. Sub-chronic effects of cadmium-intoxication in mice caused inhibition of δ-ALA-D activity in liver, kidney and spleen and (PhSe)2 therapy was effective in restoring enzyme activity in all tissues. Also, a reduction in ascorbic acid content by cadmium was observed in kidney and spleen, whereas (PhSe)2 was only effective in improving this reduction in kidney. The therapy with this compound was effective in restoring an increase of TBARS levels caused by cadmium in liver and brain tissues. In general, the results of this study indicate that it is necessary to investigate the potential toxicity of the chelating agents, since chelators may be as harmful as the metals they chelate. In addition, (PhSe)2 therapy in cadmium poisoning may be considered, as alone (antioxidant) as combined with DMPS and DMSA / Diversos metais alteram as funções celulares por serem capazes de se ligar a grupos tióis de biomoléculas. Portanto, uma terapia eficaz na intoxicação por metal seria a remoção dos metais tóxicos dos bioligantes funcionais através da administração de quelantes contendo grupos tióis. Entretanto, estes compostos poderiam remover metais endógenos, os quais são componentes essenciais de muitos sistemas enzimáticos. Dessa forma, o presente estudo foi delineado para avaliar os efeitos dos agentes quelantes, ácido meso-2,3-dimercaptosuccínico (DMSA), ácido 2,3-dimercaptopropano 1-sulfônico (DMPS) and 2,3-dimercaptopropanol (BAL) per se sobre alguns parâmetros toxicológicos e em modelos de intoxicação por cádmio. A atividade da δ-aminolevulinato desidratase (δ- ALA-D) de sangue humano foi inibida pelos agentes quelantes ditiólicos de maneira dependente da concentração. O ditiotreitol e o cloreto de zinco foram efetivos em proteger da inibição da δ-ALA-D causada pelo BAL, DMPS e DMSA de maneira dependente da concentração. O tratamento agudo com os agentes quelantes causou alterações em vários parâmetros toxicológicos em camundongos. O BAL causou uma diminuição significante na atividade da δ-ALA-D renal e um aumento na atividade da enzima cerebral e hepática. O DMPS causou uma inibição na atividade da δ-ALA-D de rim, enquanto os animais que receberam uma única dose de DMSA não apresentaram modificação na atividade da enzima nos tecidos. Todos os quelantes produziram um aumento na peroxidação lipídica no fígado e no rim. Os camundongos que receberam o DMPS apresentaram um aumento na concentração de zinco renal e uma depleção do zinco hepático ocorreu nos camundongos administrados com BAL. De todos os metais tóxicos encontrados no ambiente e utilizados industrialmente, o cádmio ocupa um lugar especial devido à natureza geralmente intratável da intoxicação por este metal. Muitas evidências indicam que as espécies reativas de oxigênio estão envolvidas no dano tecidual induzido pelo cádmio. Então, acredita-se que um antioxidante seja um componente importante de um tratamento efetivo da intoxicação por cádmio, bem como a terapia combinada com antioxidantes e quelantes poderia ser melhor do que a terapia que utiliza apenas os quelantes. A intoxicação aguda por cádmio causou inibição das atividades da δ-ALA-D e da superóxido dismutase (SOD), redução na concentração de ácido ascórbico e aumento da peroxidação lipídica nos testículos dos camundongos. Observou-se também uma elevação da LDH, AST e ALT plasmática. O DMSA, o DMPS e o disseleneto de difenila ((PhSe)2) protegeram do efeito inibitório induzido pelo cádmio na δ-ALA-D e restauraram o aumento dos níveis de espécies reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBARS). Entretanto, estes compostos sozinhos ou em combinação foram incapazes de proteger a atividade da SOD e em recuperar os níveis de ácido ascórbico. A terapia combinada (DMSA e (PhSe)2) não foi melhor que a monoterapia em restaurar os parâmetros toxicológicos avaliados neste modelo de dano testicular induzido por cádmio. Por outro lado, o uso da terapia combinada (DMPS e (PhSe)2) foi melhor que a monoterapia em reduzir os níveis de cádmio nos testículos e em restaurar o nível da AST plasmática. A intoxicação sub-crônica por cádmio em camundongos causou inibição da atividade da δ-ALA-D do fígado, rim e baço e a terapia com (PhSe)2 foi efetiva em restaurar a atividade da enzima em todos os tecidos. Uma redução no conteúdo de ácido ascórbico no rim e no baço foi também observado, enquanto o (PhSe)2 foi efetivo em restaurar esta redução somente no rim. Além disso, a terapia com este composto foi efetiva em restaurar o aumento dos níveis de TBARS causado pelo cádmio nos tecidos hepático e cerebral. De maneira geral, os resultados deste estudo indicam que é necessário investigar a toxicidade potencial dos agentes quelantes, uma vez que eles podem ser tão prejudiciais quanto os metais que eles quelam. Além disso, a terapia com (PhSe)2 na intoxicação por cádmio pode ser útil, tanto quando utilizada sozinha (antioxidante) quanto combinado com DMPS ou DMSA

Water is one of the most abundant substances on Earth and it is an essential part of our lives. Its pollution has an impact on the whole ecosystem. Polybrominated diphenyl ethersare synthetic persistent organic pollutants used as flame retardants in various commercial and household products. This thesis is focused on assesing the degree of elimination of PBDEs in wastewater treatment plants with different technological processes of purification. The samples were collected in the three wastewater treatment plants in the south-moravian region, that means WTP Brno – Modřice, WTP Mikulov and WTP in VFU Brno.

京都大学 / 新制・課程博士 / 博士(工学) / 甲第23183号 / 工博第4827号 / 新制||工||1754(附属図書館) / 京都大学大学院工学研究科都市環境工学専攻 / (主査)教授 酒井 伸一, 教授 田中 宏明, 准教授 平井 康宏 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Philosophy (Engineering) / Kyoto University / DFAM