Diphenyl ditelluride (PhTe)2 is an organic tellurium compound widely used as an intermediate in organic synthesis reactions and in the industry. Several studies have shown that this compound causes various toxic effects in different tissues. Particularly notable are teratogenic, genotoxic and neurotoxic effects. Although the mechanisms involved in cytotoxicity mediated by the compound are not fully understood, its pro-oxidant activity is directly related to its toxicology. Inhibition of sulfhydryl enzyme and antioxidant, thiol depletion, and lipid peroxidation are biochemical changes found in tissues such as blood, brain, liver and kidney of animals exposed to the compound. On the other hand, there are few histopathological studies showing the effects of exposure to (PhTe)2 in specific organs. Thus, the present study aimed to carry out the anatomopathological evaluation of the brain, kidney, liver and lung of mice exposed subcutaneously acutely (1 dose of 250 μmol/kg) and subchronically (doses 10 and 50 μmol/kg for 7 and 14 days) to the compound. Histological analysis showed that the hepatocytes of animals exposed subchronically to both doses of the compound developed extensive vacuolization of the cytoplasm or hydropic degeneration and hyperchromatic nuclei. Subchronic exposure to 50μmol/kg has also induced nonspecific focal hepatitis and focal necrosis. Hepatic steatosis was observed in animals acutely exposed to the compound. In the kidney, acute and/or subchronic intoxication with (PhTe)2 caused vacuolar degeneration or hydropic degeneration, atrophy and hypertrophy of renal tubules, forming hyaline casts and acute tubular necrosis. Pulmonar edema and vascular congestion were found in the lungs of animals exposed to (PhTe)2 50μmol/kg. Histological analysis of brain tissue revealed that acute and subchronic exposure to (PhTe)2 induced neurodegenerative disorders (neuropil vacuolation, status spongiosus) in the hippocampus and thalamus. The presence of neuronal nuclear pyknosis, the loss of neuronal viability and neuronal death were observed particularly in the hippocampus. Additionally, through immunohistochemistry, we identified glial reaction and loss of pre-synaptic activity in the thalamus and cortex, corresponding to areas of spongiform change. Our findings suggest that exposure to (PhTe)2, subcutaneously causes severe morphological changes in liver, kidney, lung and brain. The data obtained will contribute significantly to increase the knowledge on the toxicology of the compound (PhTe)2, since this is the first work that evaluates the histology of tissues of various organs after intoxication with the compound. / O ditelureto de difenila (PhTe)2 é um composto orgânico de telúrio amplamente usado na indústria, como na produção industrial de borracha, aço e vidro, indústria de nanopartículas, painéis solares, semicondutores bem como intermediário em reações de síntese orgânica. Vários estudos têm demonstrado que esse composto causa diversos efeitos tóxicos em diferentes tecidos. Dentre esses, destacam-se os teratogênicos, os genotóxicos e os neurotóxicos. Embora os mecanismos de ação envolvidos na citotoxicidade mediada pelo composto não se encontrem totalmente esclarecidos, sua atividade pró-oxidante está diretamente ligada a sua toxicologia. Inibição de enzimas sulfidrílicas e antioxidantes, depleção de tióis e peroxidação lipídica são alterações bioquímicas encontradas em tecidos como sangue, cérebro, fígado e rim de animais expostos ao composto. Por outro lado, são raros na literatura estudos histopatológicos mostrando os efeitos da exposição ao (PhTe)2 em órgãos específicos. Assim, o presente estudo teve como objetivo realizar a avaliação anatomopatológica de cérebro, rim, fígado e pulmão de camundongos expostos, via subcutânea, de forma aguda (1 dose de 250 μmol/kg) e subcrônica (doses de 10 e 50 μmol/kg por 7 e 14 dias) ao composto. As análises histológicas revelaram que os hepatócitos dos animais expostos subcronicamente a ambas as doses do composto desenvolveram extensa vacuolização do citoplasma ou degeneração hidrópica e núcleos hipercromáticos. A exposição subcrônica a 50 μmol/kg também induziu hepatite focal e não específica, e necrose focal. Esteatose hepática foi verificada nos animais agudamente expostos ao composto. Em rim, a intoxicação aguda e subcrônica com (PhTe)2 provocou degeneração vacuolar ou degeneração hidrópica, atrofia e hipertrofia de túbulos renais, formação de moldes (casts) hialinos e necrose tubular aguda. Edema e congestão vascular foram encontrados nos pulmões dos animais expostos a 50 μmol/kg de (PhTe)2. A análise histológica do tecido cerebral revelou que a exposição aguda e subcrônica ao (PhTe)2 induziu alterações neurodegenerativas (vacuolização do neurópilo, status spongiosus) na região do tálamo e hipocampo. A presença de picnose nuclear de neurônios, a perda de viabilidade neuronal e foram particularmente observados no na camada granular do hipocampo. Adicionalmente, através de técnica imunoistoquímica, foram identificadas reação glial e perda de atividade pré-sináptica na região do tálamo e córtex, correspondentes às áreas de alteração espongiforme. Nossos achados sugerem que a exposição ao (PhTe)2, por via subcutânea, provoca severas alterações morfológicas em fígado, rim, pulmão e cérebro. Os dados obtidos contribuirão de forma significativa para aumentar o conhecimento sobre a toxicologia do composto (PhTe)2, uma vez que, este é o primeiro trabalho que avalia a histologia de tecidos de vários órgãos após a intoxicação com o composto.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / In this work, we investigated the effect of (PhTe)2 administration (10 μmol/kg and 50 μmol/kg) to adult mice on the behavioral performance and on some parameters of oxidative stress in the brain ad liver. The animals received (PhTe)2 or canola oil via subcutaneous injection daily during the 7 days. Results demonstrated that after last (PhTe)2 administration the animals demonstrated the appearance of classic signs of toxicity (body weight loss), behavioral alterations and increased in lipid peroxidation levels in brain, however, the ROS generation was not modified. The exposure to (PhTe)2 caused inhibition of δ-ALA-D in blood samples from 50 μmol/kg. (PhTe)2 induced increased in the levels of NPSH and PSH, at all doses, in brain of adult mice. Unlike, in liver, (PhTe)2-exposure (50 μmol/kg) lead to decreased in NPSH. We also demonstrated that the (PhTe)2 modified the activity of the antioxidant enzymes by reducing CAT (10 μmol/kg), SOD (10 μmol/kg and 50 μmol/kg), GR (10 μmol/kg) , GPx (10 μmol/kg) and TrxR (10 μmol/kg and 50 μmol/kg) activity in brain. In liver, (PhTe)2 increase SOD (10 μmol/kg and 50 μmol/kg) and GR (50 μmol/kg) and decreased Gpx (10 μmol/kg and 50 μmol/kg) activity. Additionally, the data obtained here in suggest that brain were more susceptible to oxidative stress induced by (PhTe)2 than liver. Thus, the possible role of disrupted prooxidant/antioxidant balance in (PhTe)2 toxicity was demonstrated. / Neste trabalho, investigou-se o efeito da administração de (PhTe)2 (10 μmol/kg e 50 μmol/kg) em camundongos adultos, sobre o perfil comportamental e alguns parametros de estresse oxidativo em cérebro e fígado. Os animais receberam (PhTe)2 ou óleo de canola pela via subcutanea diariamente durante 7 dias. Os resultados demonstram que após a última administração do (PhTe)2, os animais apresentaram sinais clássicos de toxicidade (redução do peso corporal), alterações comportamentais e aumento nos níveis de peroxidação lipidica no cérebro, contudo, a geração de ROS não foi modificada. A exposição ao (PhTe)2 (50 μmol/kg) causou inibição sanguínea da δ-ALA-D. (PhTe)2 aumentou os níveis de NPSH e de PSH, em ambas as doses, no cérebro de camundongos adultos. Porém, no fígado, a exposição ao (PhTe)2 (50 μmol/kg) acarretou em redução nos níveis de NPSH. Demonstrou-se que o (PhTe)2 modificou a atividade de enzimas antioxidantes pela redução da atividade cerebral da CAT (10 μmol/kg), SOD (10 μmol/kg e 50 μmol/kg), GR (10 μmol/kg) , GPx (10 μmol/kg) e TrxR (10 μmol/kg e 50 μmol/kg). No fígado, (PhTe)2 causou aumento da atividade da SOD (10 μmol/kg e 50 μmol/kg) e GR (50 μmol/kg) e reduziu a atividade da GPx (10 μmol/kg e 50 μmol/kg). Em resumo, os dados obtidos aqui sugerem que o cérebro foi mais sucetivel ao estresse oxidativo induzido pelo (PhTe)2 do que o fígado. Assim, um possível papel no desequilíbrio pró-oxidante/antioxidante na toxicidade do (PhTe)2 foi demonstrada.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Selenium (Se) is an essential micronutrient present in selenoproteins on living beins, in the form of the amino acid selenocysteine and selenomethionine. Chemically related to Se, tellurium (Te) has no biological function in mammals, however, organic Te compounds showed up as good antioxidant agents. Although ebselen (Ebs), diphenyl diselenide [(PhSe)2] and diphenyl ditelluride [(PhTe)2] present antioxidant properties via their glutathione peroxidase (GPx) mimetic activity, these compounds exhibit toxic effects at high concentrations due to its property in oxidizing thiols groups. However, the toxicity mechanism of these compounds through the modulation of gene expression was never studied in human cells. Thus, this study aimed to evaluate the cytotoxicity and genotoxicity of organochalcogens in human leukocytes, and evaluate their mechanisms through the production of reactive oxygen species (ROS) and modulation of antioxidant proteins expression, and to evaluate the relative amount of organochalcogens in contact with the cells in our ex vivo exposure model. Trypan s blue exclusion test and comet assay were used to evaluate, respectively, cytotoxicity and genotoxicity induced by the compounds. The fluorescence of dichlorofluorescein (DCFH) and propidium iodide (PI) were measured in leukocytes exposed by flow cytometry. The expression of the genes for the enzymes Catalase, Superoxide Dismutase 1, Glutathione Peroxidase 3, Glutathione Peroxidase 4, Thioredoxin Reductase 1 and Nrf-2 were analyzed. A dichloromethane extraction of the buffer and the pellet of the cells was injected into a GC-MS apparatus to evaluate the amount of compound in contact with cells. The compounds induced a reduction in cell viability only in the concentration of 50 μM, being Ebs the most cytotoxic compound, followed by (PhTe)2 and (PhSe)2, while (PhTe)2 was the only compound able of increasing the apoptotic rate of leukocytes, which happened at all concentrations (10-50 μM). (PhTe)2 increased DNA damage index in all tested concentrations (5-50 μM), while Ebs and (PhSe)2 did it only at 50 μM concentration. Surprisingly, (PhSe)2 was the only compound effective in increasing ROS production in all tested concentrations (10-50 μM), which was accompanied by an increase in the SOD1 expression and a decrease in CAT expression. All compounds were effective in decreasing the expression of GPX3 and NFE2L2 (Ebs > (PhTe)2 > (PhSe)2), and none altered the expression of GPX4 and TRXR1. The compounds were found in higher concentrations in leukocyte pellet extraction than in their buffer. We conclude that the toxicity of the compounds in question is not directly related to their property in inducing production of ROS. / O selênio (Se) é um micronutriente essencial presente nas selenoproteínas dos organismos vivos, na forma dos aminoácidos selenocisteína e selenometionina. Quimicamente relacionado ao Se, o telúrio (Te) não possui nenhuma função biológica nos mamíferos, porém, compostos orgânicos de Te se mostraram bons agentes antioxidantes. Apesar do ebselen (Ebs), disseleneto de difenila [(PhSe)2] e ditelureto de difenila [(PhTe)2] possuírem atividade mimética a enzima glutationa peroxidase (GPx), exibindo propriedades antioxidantes, estes compostos apresentam efeitos tóxicos em altas concentrações, devido a sua capacidade de oxidar grupos tióis. Porém, os mecanismos de toxicidade destes compostos através da modulação da expressão gênica nunca foram estudados em células humanas. Desta forma, este estudo objetivou avaliar a citotoxicidade e a genotoxidade dos organocalcogênios em leucócitos humanos, e avaliar seus mecanismos através da produção de espécies reativas de oxigênio (EROs) e modulação da expressão de proteínas antioxidantes, além de avaliar a quantidade relativa de organocalcogênio em contato com as células em nosso modelo de exposição ex vivo. O teste de exclusão do azul de Trypan e o ensaio cometa foram utilizados para avaliar, respectivamente, a citotoxicidade e a genotoxicidade dos organocalcogênios. A fluorescência da diclorofluoresceína (DCFH) e iodeto de propídeo (IP) foi medida nos leucócitos expostos por citometria de fluxo. A expressão dos genes para as enzimas Catalase, Superóxido Dismutase 1, Glutationa Peroxidase 3, Glutationa Peroxidase 4, Tiorredoxina Redutase 1 e Nrf-2 foram analisados. Uma extração de diclorometano do tampão e do pellet das células foi injetada em um aparelho de GC-MS para avaliar a quantidade de composto em contato com as células. Os organocalcogênios induziram a uma redução da viabilidade celular apenas na concentração de 50 μM, sendo que o efeito maior foi do Ebs, seguido pelo (PhTe)2 e pelo (PhSe)2, enquanto o (PhTe)2 foi o único composto capaz de aumentar a taxa apoptótica dos leucócitos, o que aconteceu em todas as concentrações (10-50 μM). O (PhTe)2 aumentou o índice de dano ao DNA em todas as concentrações testadas (5-50 μM), enquanto o Ebs e o (PhSe)2 o fizeram apenas na concentração de 50 μM. Surpreendentemente, o (PhSe)2 foi o único composto efetivo em aumentar a produção de EROs em todas as concentrações testadas (10-50 μM), o que foi acompanhado por um aumento na expressão da SOD1 e uma diminuição da expressão da CAT. Todos os compostos foram efeitovs em diminuir a expressão da GPX3 e do NFE2L2 (Ebs > (PhTe)2 > (PhSe)2), sendo que nenhum alterou a expressão da GPX4 e da TRXR1. Os organocalcogênios foram encontrados em maior concentração na extração do pellet de leucócitos do que no seu tampão. Concluímos que a toxicidade dos compostos em questão não está diretamente relacionada com a propriedade dos mesmos em produzir EROs.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Experimental models of seizure in animals have represented an important role for the understanding of the physiological and behavioural alterations associated with the human epilepsy. The induction of partial or generalized seizures is an efficient method for evaluating both the susceptibility to seizures and to investigate new anticonvulsant agents. In this sense, studies showed that the convulsive actions of the diphenyl diselenide (PhSe)2 and 2,3-dimercaptopropanol (BAL) compounds are inhibited by diazepam and phenobarbital, two classic allosteric modulators of the GABAergic system. Therefore, arises the interest of to investigate the interaction of the (PhSe)2 and BAL compounds with convulsive agents that act via blockade and/or modulation of the GABAergic system. This is the case of the pentylenetetrazol (PTZ), which exerts its convulsive action by blocking of Cl- channel of the GABAA receptor complex. Taking into account these facts, the present study had as first objective to investigate the effects of the pre-administration of (PhSe)2 and BAL in the model of chemical seizure PTZ-induced in mice (Article 1). For this purpose, mice were pretreated with (PhSe)2 (150 μmol/kg, i.p.) or BAL (250, 500, or 1000 μmol/kg, i.p.) 10 minutes prior to administration of PTZ. The obtained results showed that the pretreatment with (PhSe)2 reduced the latency for seizure PTZ-induced at doses of 40 and 60 mg/kg, beyond to cause a decrease in the latency for death PTZ-induced at dose of 60 mg/kg. However, the convulsive and lethal action PTZ-induced at dose of 80mg/kg was not affected by the pretreatment with (PhSe)2. Similarly, the pretreatment of the animals with BAL reduced the latency for seizure induced by 40 and 50 mg/kg PTZ. In addition, the latency for death PTZ-induced at dose of 40 mg/kg was significantly decreased by the pretreatment with BAL in all doses tested. Particularly, in the dose of 50 mg/kg of PTZ, a significant decrease in the latency for death occurred only when the mice were pretreated with 500 and 1000 μmol/kg of BAL. These results show that (PhSe)2 and BAL act in synergysm with PTZ potentializing its convulsive action, possibly through a modulation of the GABAergic system. Tacking into account the structural similarities between (PhSe)2 and diphenyl ditelluride (PhTe)2 compounds, our further objective was to investigate the effects of the (PhSe)2 and (PhTe)2 compounds on a model of chemical seizure 4-aminopyridine (4-AP)-induced in mice (Article 2). The convulsive action of this agent occurs through a blockade of K+ channels and activation of Ca2+ channels, with consequent release of neurotransmitters, predominantly the glutamate. Moreover, it was investigated the brain lipid peroxidation level after treatment of the animals with 4-AP, as well the effect of the pretretament with the (PhSe)2 and (PhTe)2 compounds on this level. For this purpose, mice were pretreated with (PhSe)2 and (PhTe)2 (50, 100, or 150 μmol/kg, s.c.) 30 minutes before administration of 4-AP (12 mg/kg, i.p.). The obtained results showed that the pretreatment with (PhSe)2 and (PhTe)2 (50, 100, and 150 μmol/kg) significantly increased the latency for clonic and tonic seizure, as well as inhibited the death 4-AP-induced. In addition, it was observed a significant increase in the brain lipid peroxidation levels after treatment with 4-AP, which was significantly inhibited by pretreatment with the (PhSe)2 and (PhTe)2 compounds. Therefore, these results show that (PhSe)2 and (PhTe)2 increase the latency for seizures, as well as inhibit the death 4-AP-induced. It is possible that this effect result of the modulation of redox sites of NMDA receptors, and/or modulation in the Ca2+ channels activity with consequent alteration in the neurotransmitters release. Moreover, the work provided evidences for the anticonvulsant and antioxidant properties of the (PhSe)2 and (PhTe)2 compounds, which point out for its neuroprotective properties in this model. Of general model, the utilization of the models of chemical seizure PTZ- or 4-AP-induced in mice was a useful method in the investigation of the actions on central nervous system of the (PhSe)2, (PhTe)2, and BAL compounds. The use of these convulsive models provided evidences about the convulsive actions, as well as possible mechanisms of action of the evaluated compounds. / Modelos experimentais de convulsão em animais têm representado um papel importante para a compreensão das alterações fisiológicas e comportamentais associadas com a epilepsia humana. A indução de convulsões parciais ou generalizadas é um método eficiente para avaliar tanto a susceptibilidade às convulsões quanto investigar novos agentes anticonvulsivantes. Neste sentido, estudos demonstraram que as ações convulsivantes dos compostos disseleneto de difenila (PhSe)2 e 2,3-dimercaptopropanol (BAL) são inibidas por diazepam e fenobarbital, dois moduladores alostéricos clássicos do sistema GABAérgico. Logo, surge o interesse de investigar os efeitos da interação dos compostos (PhSe)2 e BAL e agentes convulsivantes que ajam através do bloqueio e/ou modulação do sistema GABAérgico. Este é o caso do agente pentilenotetrazol (PTZ), o qual exerce sua ação convulsiva por meio de um bloqueio do canal de Cl- do complexo do receptor GABAA. Considerando estes fatos, o presente estudo teve como primeiro objetivo investigar os efeitos da pré-administração de (PhSe)2 e BAL no modelo de convulsão química induzida por PTZ em camundongos (Artigo 1). Para este propósito, camundongos foram pré-tratados com (PhSe)2 (150 μmol/kg, i.p.) ou BAL (250, 500 ou 1000 μmol/kg, i.p.) 10 minutos antes da administração de PTZ. Os resultados obtidos demonstraram que o pré-tratamento com (PhSe)2 reduziu a latência para a convulsão induzida por PTZ nas doses de 40 e 60 mg/kg, além de causar um decréscimo na latência para a morte induzida por PTZ na dose de 60 mg/kg. Entretanto, a ação convulsivante e letal induzida por PTZ na dose de 80 mg/kg não foi afetada pelo pré-tratamento com (PhSe)2. Similarmente, o pré-tratamento dos animais com BAL reduziu a latência para a convulsão induzida por 40 e 50 mg/kg de PTZ. Além disso, a latência para a morte induzida por PTZ na dose de 40 mg/kg foi significativamente diminuída pelo pré-tratamento com BAL em todas as doses testadas. Particularmente, na dose de 50 mg/kg de PTZ, decréscimo significativo na latência para a morte ocorreu somente quando os camundongos foram pré-tratados com 500 e 1000 μmol/kg de BAL. Estes resultados demonstram que o (PhSe)2 e BAL agem em sinergismo com o PTZ potencializando sua ação convulsiva, possivelmente através de uma modulação do sistema GABAérgico. Tendo em vista as similaridades estruturais entre os compostos (PhSe)2 e ditelureto de difenila (PhTe)2, nosso próximo objetivo foi investigar o efeito dos compostos (PhSe)2 e (PhTe)2 sobre um modelo de convulsão química induzida por 4-aminopiridina (4-AP) em camundongos (Artigo 2). A ação convulsiva deste agente ocorre através do bloqueio de canais de K+ e ativação de canais de Ca2+, com conseqüente liberação de neurotransmissores, predominantemente o glutamato. Além disso, foram investigados os níveis de peroxidação lipídica cerebral após o tratamento dos animais com 4-AP, bem como o efeito do pré-tratamento com os compostos (PhSe)2 e (PhTe)2 sobre esses níveis. Para este fim, camundongos foram pré-tratados com (PhSe)2 e (PhTe)2 (50, 100 ou 150 μmol/kg, s.c.) 30 minutos antes da administração de 4-AP (12 mg/kg, i.p.). Os resultados obtidos demonstraram que o pré-tratamento com (PhSe)2 e (PhTe)2, nas doses de 50, 100 e 150 μmol/kg, aumentou significativamente a latência para a convulsão clônica e tônica, bem como inibiu a morte induzida por 4-AP. Além disso, observamos um significativo aumento nos níveis de peroxidação lipídica cerebral após o tratamento com 4-AP, o qual foi significativamente inibido pelo pré-tratamento com os compostos (PhSe)2 e (PhTe)2. Portanto, estes resultados demonstram que (PhSe)2 e (PhTe)2 aumentam a latência para as convulsões, bem como inibem a morte induzida por 4-AP. É possível que este efeito resulte da modulação de sítios redox de receptores NMDA, e/ou modulação na atividade de canais de Ca2+ com conseqüente alteração na liberação de neurotransmissores. Além disso, o trabalho forneceu evidências para as propriedades anticonvulsivas e antioxidantes dos compostos (PhSe)2 e (PhTe)2, as quais apontam para suas propriedades neuroprotetoras neste modelo. De forma geral, a utilização dos modelos de convulsão química induzida por PTZ e 4-AP em camundongos foi um método útil na investigação das ações sobre o sistema nervoso central dos compostos (PhSe)2, (PhTe)2 e BAL. O emprego destes modelos convulsivos forneceu evidências acerca das ações convulsivas, bem como possíveis mecanismos de ação dos compostos avaliados.