Até pouco tempo, o conhecimento da contaminação dos ecossistemas aquáticos, estava restrito a metais e agrotóxicos, sendo pouca ênfase dada a produtos farmacêuticos, que, apesar de serem encontrados em concentrações de nanogramas a microgramas, podem causar efeitos letais e induzir malformações nos organismos. Estudos ecotoxicológicos têm sido realizados para identificar os efeitos destas substâncias, contudo, os dados são insuficientes, principalmente no que se refere a efeitos subletais e de toxicidade em espécies de ambientes tropicais e subtropicais. Efeitos letais e subletais, como crescimento e reprodução, são determinados através de ensaios ecotoxicológicos agudos e crônicos, sendo as malformações dificilmente evidenciadas por estes ensaios. Diante disto, pesquisadores vêm desenvolvendo metodologias mais refinadas, como por exemplo, a exposição direta de embriões a produtos químicos em ensaios de teratogênese. Para Cladocera estes ensaios são restritos. O objetivo deste trabalho foi estudar os efeitos letais e subletais de um antimicrobiano, Triclosan, através de ensaios de ecotoxicidade com Daphnia similis, Ceriodaphnia. dubia e C. silvestrii. A fim de se estimar com maior rigor os efeitos em ambientes tropicais e subtropicais, os ensaios foram realizados com água natural como água de diluição, com e sem fotoperíodo. Também foram realizados ensaios em água Milli- Q água reconstituída, sem fotoperíodo de modo a observar a toxicidade do produto sem interferentes externos. Estágio do desenvolvimento embrionário de D. similis, C. dubia e C. silvestrii foram identificado de modo a otimizar os ensaios de teratogênese. Para o estudo da toxicidade, foram realizados ensaios de ecotoxicidade aguda com D. similis, C. dubia e C. silvestrii e ensaios crônicos com D.similis e C. silvestrii. Para a classificação dos estágios do desenvolvimento embrionário, ovos foram cultivados in vivo a temperatura de 20°C (D. similis) e 25°C (C. dubia e silvestrii), observados a cada hora, até o desenvolvimento completo do organismo. Posteriormente, as condições dos ensaios de teratogênese foram estabelecidas sendo realizados com D. similis. A CE50 48H de Triclosan para D.similis e C. silvestrii em água natural reconstituída com fotoperíodo foi de 0,23 e 0,10 mg.L-1, respectivamente, e de 0,13 mg.L-1para C. silvestrii, sem fotoperíodo. Para os ensaios com água Milli-Q reconstituída, sem fotoperíodo, os valores de CE50;48H para D. similis, C. dubia e C. silvestrii foram de 0, 22; 0,09 e 0,08 mg.L-1, respectivamente. O CEO para D. similis foi de 0,1 mg.L-1 e a o valor de IC50 relativo às malformações das neonatas nos testes crônicos foi de 0,057 mg.L-1. Para C.silvestrii o CEO foi de 0,04 mg.L-1, não sendo evidenciadas malformações nas neonatas. Sete estágios foram observados no desenvolvimento embrionário dos cladoceros com duração (horas) de 34 (±3) para C. dubia, 36(±2) para C. silvestrii e de 51 (±5) para D. similis. O valor de IC50 para malformação nos ensaios de teratogênese (exposição direta de embriões) para D. similis foi de 0,075 mg.L-1, próximo ao obtido nos ensaios crônicos / Until recently, the knowledge of contamination on aquatic ecosystems was restricted to metals and pesticides, with little emphasis on pharmaceuticals. Despite being found in concentrations of nanograms to micrograms per litre, these compounds can cause lethal and development defects on living organisms. Ecotoxicological studies have been performed to identify effects of these substances. However, the data available is not sufficient, especially for species in tropical and sub-tropical environments. Lethal and sublethal effects, such as growth and reproduction, are determined through acute and chronic toxicity tests, but developmental effects are hardly evaluated in these tests. Thus, researchers have been developing refined methods, such as the direct exposure of embryos to chemicals in tests of teratogenisis. These tests are restricted to Cladocera. The purpose of study was to evaluate lethal and sublethal effects of an antimicrobial compound, Triclosan (5-chloro-2[2,4-dichloro-phenol) to Daphnia similis, Ceriodaphnia dubia and C. silvestrii. Acute toxicity tests with Daphnina similis and Ceriodaphnia silvestrii were conducted with natural reconstituted water, with and without photoperiod, aiming to estimate more rigorous effects in tropical and subtropical environments. Acute toxicity tests were conducted with reconstituted water (Milli-Q) without photoperiod to observe the toxicity of Triclosan without external interferences. Embryonic stages of development in D. similis, C. dubia and C. silvestrii were identified to optimize teratogenesis tests. Acute toxicity testes were performed with D. similis, C. dubia, C. silvestrii and cronic toxicity testes with D. similis and C. silvestrii. Eggs were cultivated \"in vivo\" at temperature of 20°C (D. similis) and 25°C (C. dubia and C. silvestrii), and observed every hour until full development. Subsequently, the conditions of the teratogenisis tests were established and tests were performed with D. similis. The EC50,48H of Triclosan for D.similis and C. silvestrii in natural reconstituted water with photoperiod was 0.23 and 0.10 mg.L-1, respectively, and 0.13 mg.L-1 for C. silvestrii, without photoperiod. The EC50;48H values to D. similis, C. dubia and C. silvestrii for the tests with reconstituted water (Milli-Q) without photoperiod, were: 0.218, 0.088 and 0.083 mg.L-1, respectively. The CEO for D. similis was 0.1 mg.L-1 and the IC50 value (malformation) for neonates was 0.057 mg.L-1. The CEO was 0.04 mg.L-1 for C.silvestrii, not being verified malformations in neonates. Seven stages were observed in the embryonic development of cladocerans with duration (hours) of 51 (± 5) to D. similis, 34 (± 3) to C. dubia and 36 (± 2) to C. silvestrii. The IC50 value (malformation) in the teratogenesis test was 0.075 mg.L-1 to D. similis, which is close to the value obtained for chronic toxicity.

Até pouco tempo, o conhecimento da contaminação dos ecossistemas aquáticos, estava restrito a metais e agrotóxicos, sendo pouca ênfase dada a produtos farmacêuticos, que, apesar de serem encontrados em concentrações de nanogramas a microgramas, podem causar efeitos letais e induzir malformações nos organismos. Estudos ecotoxicológicos têm sido realizados para identificar os efeitos destas substâncias, contudo, os dados são insuficientes, principalmente no que se refere a efeitos subletais e de toxicidade em espécies de ambientes tropicais e subtropicais. Efeitos letais e subletais, como crescimento e reprodução, são determinados através de ensaios ecotoxicológicos agudos e crônicos, sendo as malformações dificilmente evidenciadas por estes ensaios. Diante disto, pesquisadores vêm desenvolvendo metodologias mais refinadas, como por exemplo, a exposição direta de embriões a produtos químicos em ensaios de teratogênese. Para Cladocera estes ensaios são restritos. O objetivo deste trabalho foi estudar os efeitos letais e subletais de um antimicrobiano, Triclosan, através de ensaios de ecotoxicidade com Daphnia similis, Ceriodaphnia. dubia e C. silvestrii. A fim de se estimar com maior rigor os efeitos em ambientes tropicais e subtropicais, os ensaios foram realizados com água natural como água de diluição, com e sem fotoperíodo. Também foram realizados ensaios em água Milli- Q água reconstituída, sem fotoperíodo de modo a observar a toxicidade do produto sem interferentes externos. Estágio do desenvolvimento embrionário de D. similis, C. dubia e C. silvestrii foram identificado de modo a otimizar os ensaios de teratogênese. Para o estudo da toxicidade, foram realizados ensaios de ecotoxicidade aguda com D. similis, C. dubia e C. silvestrii e ensaios crônicos com D.similis e C. silvestrii. Para a classificação dos estágios do desenvolvimento embrionário, ovos foram cultivados in vivo a temperatura de 20°C (D. similis) e 25°C (C. dubia e silvestrii), observados a cada hora, até o desenvolvimento completo do organismo. Posteriormente, as condições dos ensaios de teratogênese foram estabelecidas sendo realizados com D. similis. A CE50 48H de Triclosan para D.similis e C. silvestrii em água natural reconstituída com fotoperíodo foi de 0,23 e 0,10 mg.L-1, respectivamente, e de 0,13 mg.L-1para C. silvestrii, sem fotoperíodo. Para os ensaios com água Milli-Q reconstituída, sem fotoperíodo, os valores de CE50;48H para D. similis, C. dubia e C. silvestrii foram de 0, 22; 0,09 e 0,08 mg.L-1, respectivamente. O CEO para D. similis foi de 0,1 mg.L-1 e a o valor de IC50 relativo às malformações das neonatas nos testes crônicos foi de 0,057 mg.L-1. Para C.silvestrii o CEO foi de 0,04 mg.L-1, não sendo evidenciadas malformações nas neonatas. Sete estágios foram observados no desenvolvimento embrionário dos cladoceros com duração (horas) de 34 (±3) para C. dubia, 36(±2) para C. silvestrii e de 51 (±5) para D. similis. O valor de IC50 para malformação nos ensaios de teratogênese (exposição direta de embriões) para D. similis foi de 0,075 mg.L-1, próximo ao obtido nos ensaios crônicos / Until recently, the knowledge of contamination on aquatic ecosystems was restricted to metals and pesticides, with little emphasis on pharmaceuticals. Despite being found in concentrations of nanograms to micrograms per litre, these compounds can cause lethal and development defects on living organisms. Ecotoxicological studies have been performed to identify effects of these substances. However, the data available is not sufficient, especially for species in tropical and sub-tropical environments. Lethal and sublethal effects, such as growth and reproduction, are determined through acute and chronic toxicity tests, but developmental effects are hardly evaluated in these tests. Thus, researchers have been developing refined methods, such as the direct exposure of embryos to chemicals in tests of teratogenisis. These tests are restricted to Cladocera. The purpose of study was to evaluate lethal and sublethal effects of an antimicrobial compound, Triclosan (5-chloro-2[2,4-dichloro-phenol) to Daphnia similis, Ceriodaphnia dubia and C. silvestrii. Acute toxicity tests with Daphnina similis and Ceriodaphnia silvestrii were conducted with natural reconstituted water, with and without photoperiod, aiming to estimate more rigorous effects in tropical and subtropical environments. Acute toxicity tests were conducted with reconstituted water (Milli-Q) without photoperiod to observe the toxicity of Triclosan without external interferences. Embryonic stages of development in D. similis, C. dubia and C. silvestrii were identified to optimize teratogenesis tests. Acute toxicity testes were performed with D. similis, C. dubia, C. silvestrii and cronic toxicity testes with D. similis and C. silvestrii. Eggs were cultivated \"in vivo\" at temperature of 20°C (D. similis) and 25°C (C. dubia and C. silvestrii), and observed every hour until full development. Subsequently, the conditions of the teratogenisis tests were established and tests were performed with D. similis. The EC50,48H of Triclosan for D.similis and C. silvestrii in natural reconstituted water with photoperiod was 0.23 and 0.10 mg.L-1, respectively, and 0.13 mg.L-1 for C. silvestrii, without photoperiod. The EC50;48H values to D. similis, C. dubia and C. silvestrii for the tests with reconstituted water (Milli-Q) without photoperiod, were: 0.218, 0.088 and 0.083 mg.L-1, respectively. The CEO for D. similis was 0.1 mg.L-1 and the IC50 value (malformation) for neonates was 0.057 mg.L-1. The CEO was 0.04 mg.L-1 for C.silvestrii, not being verified malformations in neonates. Seven stages were observed in the embryonic development of cladocerans with duration (hours) of 51 (± 5) to D. similis, 34 (± 3) to C. dubia and 36 (± 2) to C. silvestrii. The IC50 value (malformation) in the teratogenesis test was 0.075 mg.L-1 to D. similis, which is close to the value obtained for chronic toxicity.

EVANGELISTA, João José Ferreira. Ação farmacológica das vitaminas A & E na produção de oócitos e embriões bovinos. 2010. 108 f. Dissertação (Mestrado em Farmacologia) - Universidade Federal do Ceará. Faculdade de Medicina, Fortaleza, 2010. / Submitted by denise santos (denise.santos@ufc.br) on 2012-04-09T16:24:05Z No. of bitstreams: 1 2010_dis_jjfevangelista.pdf: 2062936 bytes, checksum: c0448179f2e6d0e2d8fc2f8cf02e1e25 (MD5) / Approved for entry into archive by Eliene Nascimento(elienegvn@hotmail.com) on 2012-04-09T16:33:44Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2010_dis_jjfevangelista.pdf: 2062936 bytes, checksum: c0448179f2e6d0e2d8fc2f8cf02e1e25 (MD5) / Made available in DSpace on 2012-04-09T16:33:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2010_dis_jjfevangelista.pdf: 2062936 bytes, checksum: c0448179f2e6d0e2d8fc2f8cf02e1e25 (MD5) Previous issue date: 2010 / The in vitro (IVP) bovine embryos production has several factors that contribute to the variables in the production and quality of oocytes and embryos. We evaluated the parenteral use of vitamin A (VA) and vitamin E (VE) in the production of oocytes collected by follicular aspiration (OPU) and embryos by in vitro production (IVP) in cows (n = 22), where: Simmental (S) (n = 2), Nelore (N) (n = 4), Brahma (B) (n = 5) and Gir (G) (n = 11). All animals were allocated in the pre-treatment (F1) (n = 22) (not receiving vitamins) and the same animals used for post-treatment (F2) (received 1,000,000 IU of vitamin A and vitamin 1g E). The first OPU was in F1, soon after 1,000,000 IU was administered 1 g of VE and VA, and after 12 days was held to make the new OPU F2. Oocytes (COC) were matured, fertilized and cultured in vitro. The OPU 44 yielded 520 oocytes, 217 (F1) and 303 (F2), with significant effect, an increase of 86 oocytes, obtaining mean and standard deviation 9.86 ± 5.53 13.77 ± 2.0 F1 and F2, (*p <0.0219). When separate races NBG (Nelore, Brahman and Gir) (n = 20) there was an increase of 95 oocytes, obtaining mean and standard deviation 9.90 ± 5.81 and 14.65 NBG F1-F2-NBG ± 9.44, (*p <0.0085). The 44 IVP embryos produced 224, 93 F1 and 131 F2, getting mean and standard deviation 4.23 ± 3.09 5.95 ± 4.05 F1 and F2, (*p <0.0228). When separated from the NBG production was 214 embryos, with an increase of 38 embryos, obtaining values of 4.45 ± 3.15 6.25 ± 4.09 F1 and F2, (*p <0.0285). There was a significant effect on the quantity produced of oocytes (n = 22) and NBG oocytes (n = 20). It was an increased in all breeds embryos production (n = 22) and NBG embryos (n = 20). Supplementation with VE and VA increased the total number of oocytes (1.7 ± 0.7); NBG oocytes (1.8 ± 0.8); total embryos (3.9 ± 1.6) and embryos NBG (4 7 ± 1.6). The response of the F2 compared to F1 in the production of oocytes and embryos was significant when all races were grouped together and also when it was grouped only Bos taurus indicus (NBG). The use of vitamins A and E can be used to greater oocyte recovery and embryo in Zebu breeds. / Na produção in vitro (PIV) de embriões bovinos vários fatores contribuem para as variáveis na produção e qualidade dos oócitos e embriões. Avaliou-se o uso parenteral de vitamina A (VA) e vitamina E (VE) na produção de oócitos colhidos por aspiração folicular (OPU) e embriões por produção in vitro (PIV) em de vacas (n=22), sendo: Simental (S) (n=2); Nelore (N) (n=4); Brahma (B) (n=5) e Gir (G) (n=11). Todos os animais foram alocados na fase pré-tratamento (F1) (n=22) (não receberam vitaminas) e os mesmos animais utilizados para a fase pós-tratamento (F2) (receberam 1.000.000 UI de vitamina A e 1g de vitamina E). A primeira OPU foi na F1, logo em seguida foi aplicado 1.000.000 UI de VA e 1g de VE, e após 12 dias realizou-se nova OPU para fazer a F2. Os oócitos (CCO) foram maturados, fecundados e cultivados in vitro. As 44 OPU produziram 520 oócitos, 217 (F1) e 303 (F2), havendo efeito significativo, com acréscimo de 86 oócitos, obtendo média e desvio padrão 9,86±5,53 F1 e 13,77±2,0 F2, (*p<0,0219). Quando separada as raças NBG (Nelore, Brahma e Gir) (n=20) houve acréscimo de 95 oócitos, obtendo média e desvio padrão 9,90±5,81 F1-NBG e 14,65±9,44 F2-NBG, (*p<0,0085). As 44 PIV produziram 224 embriões, sendo 93 F1 e 131 F2, obtendo média e desvio padrão 4,23±3,09 F1 e 5,95±4,05 F2, (*p<0,0228). Quando separada as NBG a produção foi de 214 embriões, havendo acréscimo de 38 embriões, obtendo valores de 4,45±3,15 F1 e 6,25±4,09 F2, (*p<0,0285). Houve um efeito significativo na quantidade produzida de oócitos (n=22) e oócitos NBG (n=20). Houve efeito na produção de embriões de todas as raças (n=22) e embriões NBG (n=20). A suplementação com VA e VE aumentou o número de oócitos totais (1,7±0,7); oócitos NBG (1,8±0,8); embriões totais (3,9±1,6) e embriões NBG (4,7±1,6). A resposta da F2 comparado com a F1 na produção de oócitos e embriões foi significativa quando todas as raças estavam agrupadas e também quando foi agrupado apenas as Bos taurus indicus (NBG). O uso das vitaminas A e E pode ser usada para maior recuperação oócitária e embrionária em raças Zebuínas.

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Muitos caminhos bioquímicos e interações moleculares ainda são pouco conhecidos para as ciências biomédicas, dentre elas a ação de pequenos compostos tóxicos no desenvolvimento embrionário de diferentes modelos biológicos. Neste sentido, dois cenários críticos, de amplo interesse clínico e de impacto social, se destacam: o abuso de tabaco e de bebidas alcoólicas. Sabe-se que os derivados químicos do tabaco e do etanol são capazes de alterar o funcionamento de diferentes vias bioquímicas, levando a modificações. Por exemplo, crianças nascidas de mulheres fumantes expostas ou usuárias de tabaco mostram inúmeras alterações morfológicas e funcionais em diferentes tecidos do seu organismo. Da mesma forma, o abuso de álcool durante a gravidez é responsável por danos ao tecido neural do feto que, ao nascer, apresenta problemas cognitivos, motores e de aprendizado que se agravam ao longo da vida. Esse quadro patológico é chamado de Síndrome Alcoólica Fetal (SAF). Infelizmente, devido à complexidade inerente dos sistemas bioquímicos, os mecanismos moleculares subjacentes a ambos cenários são escassos. Assim, essa dissertação de mestrado visa aplicar diversas ferramentas de químio-biologia de sistemas para elucidar os possíveis alvos e caminhos moleculares relacionados às anomalias geradas pelo abuso de tabaco e à SAF. Para tanto, análises topológicas globais e locais de redes de interação foram empregadas juntamente com informações transcritômicas para ambas as condições de uso de tabaco e de etanol em modelo humano e murino (Mus musculus). As análises dos efeitos do tabaco no desenvolvimento mostram que o abuso deste resulta na alteração na biossíntese de prostaglandinas e leucotrieno, assim como na regulação negativa de genes HOX e receptores de ácido retinóico. Da mesma forma, foi possível identificar diversas proteínas relacionados a diferenciação celular e formação do tecido ósseo. Por fim, as análises dos efeitos do etanol no neurodesenvolvimento indicam que o etanol afeta a diferenciação neural e importantes processos como a via de glutamato e o metabolismo de diferentes vitaminas. As análises indicam que o etanol pode causar graves quadros de neuroinflamação. Também se observou que diversas vitaminas têm a sua biossíntese e o seu metabolismo alterado pelo etanol, com importantes implicações no neurodesenvolvimento. / Many pathways and molecular interactions are still poorly described in biomedical sciences. Among these pathways, the knowledge related to the action of toxic compounds during embryonic development is largely unknown. In this sense, two scenarios, of broad clinical and social impact stand out: the abuse of tobacco and alcohol in the form of fermented or distillates. It is known that the chemical derivatives of tobacco and ethanol are capable of alter the functionality of different biochemical pathways. For example, children born from smoking abusing women or exposed to tobacco smoke show innumerous morphological alterations in different tissues. In addition, the abuse of alcohol during pregnancy is responsible for damages in the fetus neural tissue. Those fetuses, after birth and during growth, present cognitive, motors and learning problems that aggravate in the course of life. This pathology is called Fetal Alcohol Syndrome (FAS). Unfortunately, due to the inherent complexity of biochemical systems, the molecular mechanisms underlying both scenarios are scarce and poorly understood. Thus, this master’s degree dissertation aim to apply different chemo-systems biology tools to elucidate the possible molecular pathways and potential targets related to the tobacco and SAF-related anomalies. For such, local and global topological analyses from interaction networks were employed together with transcriptomic information to both conditions of tobacco and ethanol abuse in human and mice (Mus musculus). The analysis of the effect of tobacco during development shows that the abuse of this drug results in the alteration of prostaglandin and leukotriene biosynthesis, as well for a negative regulation of HOX gene receptors and retinoic acid. Moreover, it was possible to identify different proteins related to osteogenesis. Finally, the analysis of the effects of ethanol in neurodevelopment indicate that ethanol impair neural differentiation and essential process, such as glutamate pathway and the metabolism of different vitamins. The gathered data also propose a model where ethanol can promote severe neuroinflammation. In addition, was observed that multiple vitamins had their biosynthesis and metabolism impaired by ethanol, with crucial implications for neurodevelopment.

Muitos caminhos bioquímicos e interações moleculares ainda são pouco conhecidos para as ciências biomédicas, dentre elas a ação de pequenos compostos tóxicos no desenvolvimento embrionário de diferentes modelos biológicos. Neste sentido, dois cenários críticos, de amplo interesse clínico e de impacto social, se destacam: o abuso de tabaco e de bebidas alcoólicas. Sabe-se que os derivados químicos do tabaco e do etanol são capazes de alterar o funcionamento de diferentes vias bioquímicas, levando a modificações. Por exemplo, crianças nascidas de mulheres fumantes expostas ou usuárias de tabaco mostram inúmeras alterações morfológicas e funcionais em diferentes tecidos do seu organismo. Da mesma forma, o abuso de álcool durante a gravidez é responsável por danos ao tecido neural do feto que, ao nascer, apresenta problemas cognitivos, motores e de aprendizado que se agravam ao longo da vida. Esse quadro patológico é chamado de Síndrome Alcoólica Fetal (SAF). Infelizmente, devido à complexidade inerente dos sistemas bioquímicos, os mecanismos moleculares subjacentes a ambos cenários são escassos. Assim, essa dissertação de mestrado visa aplicar diversas ferramentas de químio-biologia de sistemas para elucidar os possíveis alvos e caminhos moleculares relacionados às anomalias geradas pelo abuso de tabaco e à SAF. Para tanto, análises topológicas globais e locais de redes de interação foram empregadas juntamente com informações transcritômicas para ambas as condições de uso de tabaco e de etanol em modelo humano e murino (Mus musculus). As análises dos efeitos do tabaco no desenvolvimento mostram que o abuso deste resulta na alteração na biossíntese de prostaglandinas e leucotrieno, assim como na regulação negativa de genes HOX e receptores de ácido retinóico. Da mesma forma, foi possível identificar diversas proteínas relacionados a diferenciação celular e formação do tecido ósseo. Por fim, as análises dos efeitos do etanol no neurodesenvolvimento indicam que o etanol afeta a diferenciação neural e importantes processos como a via de glutamato e o metabolismo de diferentes vitaminas. As análises indicam que o etanol pode causar graves quadros de neuroinflamação. Também se observou que diversas vitaminas têm a sua biossíntese e o seu metabolismo alterado pelo etanol, com importantes implicações no neurodesenvolvimento. / Many pathways and molecular interactions are still poorly described in biomedical sciences. Among these pathways, the knowledge related to the action of toxic compounds during embryonic development is largely unknown. In this sense, two scenarios, of broad clinical and social impact stand out: the abuse of tobacco and alcohol in the form of fermented or distillates. It is known that the chemical derivatives of tobacco and ethanol are capable of alter the functionality of different biochemical pathways. For example, children born from smoking abusing women or exposed to tobacco smoke show innumerous morphological alterations in different tissues. In addition, the abuse of alcohol during pregnancy is responsible for damages in the fetus neural tissue. Those fetuses, after birth and during growth, present cognitive, motors and learning problems that aggravate in the course of life. This pathology is called Fetal Alcohol Syndrome (FAS). Unfortunately, due to the inherent complexity of biochemical systems, the molecular mechanisms underlying both scenarios are scarce and poorly understood. Thus, this master’s degree dissertation aim to apply different chemo-systems biology tools to elucidate the possible molecular pathways and potential targets related to the tobacco and SAF-related anomalies. For such, local and global topological analyses from interaction networks were employed together with transcriptomic information to both conditions of tobacco and ethanol abuse in human and mice (Mus musculus). The analysis of the effect of tobacco during development shows that the abuse of this drug results in the alteration of prostaglandin and leukotriene biosynthesis, as well for a negative regulation of HOX gene receptors and retinoic acid. Moreover, it was possible to identify different proteins related to osteogenesis. Finally, the analysis of the effects of ethanol in neurodevelopment indicate that ethanol impair neural differentiation and essential process, such as glutamate pathway and the metabolism of different vitamins. The gathered data also propose a model where ethanol can promote severe neuroinflammation. In addition, was observed that multiple vitamins had their biosynthesis and metabolism impaired by ethanol, with crucial implications for neurodevelopment.

Muitos caminhos bioquímicos e interações moleculares ainda são pouco conhecidos para as ciências biomédicas, dentre elas a ação de pequenos compostos tóxicos no desenvolvimento embrionário de diferentes modelos biológicos. Neste sentido, dois cenários críticos, de amplo interesse clínico e de impacto social, se destacam: o abuso de tabaco e de bebidas alcoólicas. Sabe-se que os derivados químicos do tabaco e do etanol são capazes de alterar o funcionamento de diferentes vias bioquímicas, levando a modificações. Por exemplo, crianças nascidas de mulheres fumantes expostas ou usuárias de tabaco mostram inúmeras alterações morfológicas e funcionais em diferentes tecidos do seu organismo. Da mesma forma, o abuso de álcool durante a gravidez é responsável por danos ao tecido neural do feto que, ao nascer, apresenta problemas cognitivos, motores e de aprendizado que se agravam ao longo da vida. Esse quadro patológico é chamado de Síndrome Alcoólica Fetal (SAF). Infelizmente, devido à complexidade inerente dos sistemas bioquímicos, os mecanismos moleculares subjacentes a ambos cenários são escassos. Assim, essa dissertação de mestrado visa aplicar diversas ferramentas de químio-biologia de sistemas para elucidar os possíveis alvos e caminhos moleculares relacionados às anomalias geradas pelo abuso de tabaco e à SAF. Para tanto, análises topológicas globais e locais de redes de interação foram empregadas juntamente com informações transcritômicas para ambas as condições de uso de tabaco e de etanol em modelo humano e murino (Mus musculus). As análises dos efeitos do tabaco no desenvolvimento mostram que o abuso deste resulta na alteração na biossíntese de prostaglandinas e leucotrieno, assim como na regulação negativa de genes HOX e receptores de ácido retinóico. Da mesma forma, foi possível identificar diversas proteínas relacionados a diferenciação celular e formação do tecido ósseo. Por fim, as análises dos efeitos do etanol no neurodesenvolvimento indicam que o etanol afeta a diferenciação neural e importantes processos como a via de glutamato e o metabolismo de diferentes vitaminas. As análises indicam que o etanol pode causar graves quadros de neuroinflamação. Também se observou que diversas vitaminas têm a sua biossíntese e o seu metabolismo alterado pelo etanol, com importantes implicações no neurodesenvolvimento. / Many pathways and molecular interactions are still poorly described in biomedical sciences. Among these pathways, the knowledge related to the action of toxic compounds during embryonic development is largely unknown. In this sense, two scenarios, of broad clinical and social impact stand out: the abuse of tobacco and alcohol in the form of fermented or distillates. It is known that the chemical derivatives of tobacco and ethanol are capable of alter the functionality of different biochemical pathways. For example, children born from smoking abusing women or exposed to tobacco smoke show innumerous morphological alterations in different tissues. In addition, the abuse of alcohol during pregnancy is responsible for damages in the fetus neural tissue. Those fetuses, after birth and during growth, present cognitive, motors and learning problems that aggravate in the course of life. This pathology is called Fetal Alcohol Syndrome (FAS). Unfortunately, due to the inherent complexity of biochemical systems, the molecular mechanisms underlying both scenarios are scarce and poorly understood. Thus, this master’s degree dissertation aim to apply different chemo-systems biology tools to elucidate the possible molecular pathways and potential targets related to the tobacco and SAF-related anomalies. For such, local and global topological analyses from interaction networks were employed together with transcriptomic information to both conditions of tobacco and ethanol abuse in human and mice (Mus musculus). The analysis of the effect of tobacco during development shows that the abuse of this drug results in the alteration of prostaglandin and leukotriene biosynthesis, as well for a negative regulation of HOX gene receptors and retinoic acid. Moreover, it was possible to identify different proteins related to osteogenesis. Finally, the analysis of the effects of ethanol in neurodevelopment indicate that ethanol impair neural differentiation and essential process, such as glutamate pathway and the metabolism of different vitamins. The gathered data also propose a model where ethanol can promote severe neuroinflammation. In addition, was observed that multiple vitamins had their biosynthesis and metabolism impaired by ethanol, with crucial implications for neurodevelopment.

Tabelas de estágio embrionário podem ser utilizadas para detectar semelhanças e diferenças de caracteres entre grupos e como ferramenta para estudos baseados na fase embrionária. Neste estudo, ovos do lagarto Iguana iguana foram utilizados para a elaboração de uma tabela de estágios e para determinar o padrão de excreção durante o desenvolvimento. Iguana é um modelo conveniente por produzir numerosas desovas de ovos de tamanho grandes, propiciando um fácil manuseio e um bom número de réplicas. Após a oviposição, 18 estágios embrionários foram determinados durante os quais uréia foi o resíduo nitrogenado principal. Apesar do iguana ser o primeiro lagarto estudado, o padrão ureotélico é comum entre a maioria das espécies reptilianas estudadas até o momento. A casca pergaminácea permite que os ovos dobrem em massa devido à absorção de água, e o mecanismo pelo qual os embriões lidam com a diluição e osmolaridade resultante é um tema interessante para futuros trabalhos e comparações com espécies de cascas rígidas. Há evidência de desenvolvimento heterocrônico dos membros e o desenvolvimento de iguana é similar ao do lagarto Anolis sagrei, também do clado Iguania. Mais estudos de desenvolvimento de lagartos são necessários e a utilização de critérios morfológicos similares para facilitar a comparação de eventos embrionários. / A Table of embryonic stages can be used to detect similarities and differences in developmental features between groups and as a tool for studies based on embryonic phase. In this study, eggs of the lizard Iguana iguana were used to elaborate a staging table and to determine the nitrogen excretion pattern during the development. Iguana is a convenient model for having a large clutch of large eggs, allowing an easy handling and a good number of replicates. After oviposition embryonic stages were determined during which urea was the main nitrogen waste. Although iguana is the first lizard studied, the ureotelic pattern is common among the majority of reptilian species so far studied The pergaminaceous shell allows that the eggs double in mass due to water absorption, and the mechanism and how the egg deals with dilution and resultant osmolarity is an interesting issue for future works and comparisons with species of rigid eggshells. There is evidence of heterocronic development of the limbs and the development of iguana is similar to the lizard Anolis sagrei, also from the clade Iguania. Further studies on lizard evelopment are required and the use of similar morphological approach to facilitate comparisons of embryonic events

Os primeiros trabalhos em desenvolvimento embrionário de opiliões tiveram início no final do século XIX, enfocando principalmente espécies holárticas, e desde o final da década de 1970 o assunto não foi mais abordado. Visando retomar este tema com um componente comparativo, o presente estudo objetivou a descrição do desenvolvimento embrionário de quatro subfamílias de Gonyleptidae (Opiliones Laniatores), a saber: Caelopyginae (Ampheres leucopheus), Goniosomatinae (Goniosoma proximum e Goniosoma spelaeum), Mitobatinae (Longiperna zonata e Promitobates ornatus) e Progonyleptoidellinae (Iporangaia pustulosa). Dados adicionais obtidos para outras espécies foram incluídos com fins comparativos. O desenvolvimento dos embriões foi acompanhado através de fotografias digitais diárias de ovos em diversas desovas de cada espécie. Ovos de ambas as espécies de Goniosomatinae (que apresentam cuidado materno das desovas) são depositados com aproximadamente 1,5 1,6 mm, atingindo 2,1 mm em G. proximum e 2,3 mm in G. spelaeum próximos à eclosão, ao passo que em A. leucopheus e I. pustulosa (que apresentam cuidado paterno) apresentam 1,13 mm e 1,30 mm logo após a deposição, e 1,35 mm e 1,59 mm próximos à eclosão, respectivamente. Foram observadas e descritas diferenças entre as espécies estudadas pelo presente, tanto na coloração do vitelo e transparência do córion como em características morfológicas e na seqüência de eventos, em especial no padrão de pigmentação. A duração do período embrionário foi de 29-56 dias em A. leucopheus, 35-66 dias em I. pustulosa, 3148 dias em G. proximum, 2954 dias em G. spelaeum, 43-64 dias em L. zonata e 35-55 dias in P. ornatus. Dentre as espécies estudadas a duração relativa de cada fase variou bastante, com a clivagem correspondendo a 3-4% do período embrionário, a formação da banda germinativa a 9-14%, a metamerização do prossoma a 3-13%, a inversão do embrião a 21-38%, a organogênese larval a 22-42% e a fase larval no ovo a 7-28%. / The first studies concerning the embryonic development of harvestmen started in the late XIX century, mostly concerning holarctic species, and the last studies appeared during the late 1970s. Aiming at filling a gap of more than 30 years in the study of embryology of harvestmen, and adding a comparative component, this study focused on the embryonic development of species of four subfamilies of Gonyleptidae harvestmen (Laniatores), namely Caelopyginae (Ampheres leucopheus), Goniosomatinae (Goniosoma proximum and Goniosoma spelaeum), Mitobatinae (Longiperna zonata and Promitobates ornatus) and Progonyleptoidellinae (Iporangaia pustulosa). Additional data acquired for other species is also included for comparison purposes. The embryonic development was followed in the field, by taking daily photographs of different eggs from a number of egg batches during about two months. Eggs of both species of the subfamily Goniosomatinae (which present maternal care of batches) are laid with ca. 1.5 1.6 mm in diameter, reaching ca. 2.1 mm in G. proximum and 2.3 mm in G. spelaeum near hatching, whereas recently laid eggs of A. leucopheus and of I. pustulosa (which present paternal care) have approximately 1.13 mm and 1.30 mm in diameter, respectively, reaching diameters of about 1.35 mm and 1.59 mm, respectively, close to hatching. Differences concerning yolk coloration and eggshell transparency were observed and are described for the presently studied species, as well as differing morphological features and sequence of events, particularly in reference to the pigmentation pattern. The duration of the embryonic phase was 29-56 days in A. leucopheus, 35-66 days in I. pustulosa, 3148 days in G. proximum, 29-54 days in G. spelaeum, 43-64 days in L. zonata and 35-55 days in P. ornatus. Amongst the species studied herein relative durations are quite variable, with cleavage corresponding to 3-4% of the embryonic development, germ band formation to 9-14%, prosoma metamerization to 3-13%, the inversion of the embryo to 21-38%, larval organogenesis to 22-42% and the larval phase in the egg to 7-28%.

A produção in vitro de embriões expõe o concepto a condições diferentes do ambiente intra-tubárico-uterino. A alta tensão de oxigênio durante o cultivo in vitro induz estresse oxidativo mediante aumento dos níveis das espécies reativas de oxigênio. A condição de estresse oxidativo altera a expressão de RNAm e miRNAs, podendo comprometer vias de interação materno-embrionária. Recentemente, os exossomos têm sido descritos como um mecanismo complementar de transporte de RNAm e miRNAs, que beneficiam a comunicação bidirecional materno-embrionária. Portanto, além do estudo dos próprios embriões, a análise dos exossomos isolados do meio de cultivo da PIVE também é relevante. Comumente são utilizados dois modelos de cultivo na PIVE, a alta tensão (20%) e a baixa tensão (5%) de oxigênio. A hipótese deste estudo é que a alta tensão de oxigênio no cultivo embrionário gera uma condição de estresse oxidativo que causa alterações de expressão de RNAm e miRNAs presentes nos embriões e nos exossomos. Além disso, o estresse oxidativo exerceria efeito sobre o padrão de secreção destes exossomos. Para testar essa hipótese este estudo produziu embriões bovinos in vitro cultivados em diferentes tensões de oxigênio. Os embriões foram coletados no dia 7 e os meios de cultivo, para isolamento os exossomos, foram coletados nos dias 3 e 7 do cultivo. Os blastocistos cultivados em alta tensão de oxigênio apresentaram um aumentou dos níveis de EROs através de análise de fluorescência. Este resultado validou o modelo de estresse oxidativo para embriões. Os resultados iniciais indicaram que apesar do miR-199a-5p, descrito como possível regulador dos genes alvos ERBB2 e ERBB3, ter apresentado maior expressão nos embriões cultivados em alta tensão, os transcritos ERBB2 e ERBB3 e a proteína ERBB2 não apresentaram diferença significativa entre os grupos. Uma vez que não se estabeleceu uma relação de regulação entre o miR-199a-5p e o gene alvo ERBB2 para os embriões bovinos, este estudo se voltou para a análise de outros 96 RNAm e 378 miRNAs, destes 40 RNAm e 8 miRNAs apresentaram alterações significativas entre os embriões cultivados em alta e baixa tensão de oxigênio. Entre as principais funções alteradas estão associadas à resposta ao estresse oxidativo, proliferação e diferenciação celular, remodelação epigenética, apoptose, metabolismo e reconhecimento materno-fetal. Por fim, com o objetivo de compreender um panorama maior dos efeitos do estresse oxidativo, este estudo se propôs a analisar o padrão de expressão e os miRNAs do conteúdo dos exossomos do meio de cultivo. O estresse oxidativo alterou tanto a concentração dos exossomos quanto a expressão dos mRNAs, em ambos os dias do desenvolvimento embrionário (D3 e D7). Dentre os miRNAs, destaca-se o miR-210 que foi considerado por este trabalho como biomarcador não invasivo da condição de normoxia no cultivo in vitro de embriões bovinos. Em conclusão, esse estudo não elucidou como o estresse oxidativo altera a interação materno-embrionária em embriões produzidos in vitro em diferentes condições de tensão de oxigênio, mas gerou conhecimentos adicionais sobre do desenvolvimento embrionário bovino e os efeitos da alta tensão de oxigênio. / The in vitro embryo production exposes the concept to conditions different from the intra-tubal-uterine environment. The high oxygen tension during in vitro production induces the oxidative stress by increasing the concentration of reactive oxygen species. The oxidative stress condition changes the mRNA and miRNAs expression, it can compromise pathways of maternal-embryonic interaction. Recently, the exosomes have been described as a complementary mechanism of mRNA and miRNAs transport, which improve the bidirectional maternal-embryonic communication. Therefore, the studies of the embryos and exosomes isolated from the IVP culture medium are relevant. Two cultivation models are usually used in IVP, the high tension (20%) and the low tension (5%) of oxygen. The hypothesis of this study is that the high oxygen tension in the embryonic culture generates an oxidative stress condition that causes changes in the mRNA and miRNAs expression. In addition, this oxidative stress is able to modulate the secretion pattern of the exosomes isolated from IVP embryos. To test this hypothesis, this study produced in vitro bovine embryos developed at different oxygen tensions. The embryos were sampled on day 7 and the culture media, for exosomes isolation, were collected on days 3 and 7 of the embryo development. Blastocysts cultured in high oxygen tension showed increased levels of ROS through fluorescence analysis. This result validated the oxidative stress model for embryos. In order to understand the effect of oxidative stress on the pathways of maternal-embryonic interaction, this study aimed to analyze the ERBB signaling pathway. Despite the fact that miR-199a-5p, described as a possible regulator of the ERBB2 and ERBB3 target genes, showed higher expression in embryos cultured under high tension, the ERBB2 and ERBB3 transcripts and the ERBB2 protein showed no significant difference between high and low oxygen tension groups. Since a regulatory relationship between miR-199a-5p and the ERBB2 target gene was not established for bovine embryos, this study turned to the analysis of other 96 mRNAs and 378 miRNAs, out of 40 mRNAs and 8 miRNAs showed significant changes among the groups. The main altered functions are the response to oxidative stress, cell proliferation and differentiation, epigenetic remodeling, apoptosis, metabolism and maternal-fetal recognition. Finally, in order to understand the bigger picture of oxidative stress effect we analyze the secretion pattern and the miRNA content of the exosomes from culture medium of IVP embryos. Oxidative stress change both, the exosome concentration and the miRNA expression (at D3 and D7). Among the miRNAs, we highlight the miR-210 that was considered by this work as a non-invasive biomarker of the normoxia condition in the in vitro culture of bovine embryos. In conclusion, this study did not elucidate how oxidative stress changes the maternal-embryonic interaction in IVP embryos, but it generated additional knowledge about bovine embryonic development and the high oxygen tension effects.