A fenilcetonúria (PKU) é causada pela deficiência severa da atividade da fenilalanina hidroxilase (PAH), enzima responsável pela conversão de fenilalanina (Phe) em tirosina (Tyr), levando ao aumento dos níveis sanguíneos e teciduais de Phe, bem como de seus metabólitos fenilpiruvato (PPA), fenilactato (PLA) e fenilacetato (PAA). Os pacientes com PKU apresentam disfunção neurológica severa, manifestando convulsões, retardo mental e psicomotor, sintomas que estão associados ao acúmulo desse aminoácido e seus metabólitos. A restrição dietética, que faz parte do tratamento da PKU, nem sempre é mantida pelos pacientes e pode afetar o status antioxidante devido à restrição de nutrientes. Estudos recentes em ratos e com pacientes fenilcetonúricos mostram que o estresse oxidativo (EO) pode estar envolvido na neurofisiopatologia dessa doença, possivelmente devido ao aumento na produção de espécies reativas, e diminuição das defesas antioxidantes. O cérebro, órgão afetado na doença, é extremamente sensível ao EO devido a baixas defesas antioxidantes, alta concentração de ferro e lipídeos insaturados. Aparentemente o fígado não é afetado na PKU, mas é um importante órgão de detoxificação e reservatório de GSH (tripeptídeo antioxidante). O ácido lipoico (AL) é um potente antioxidante facilmente adquirido da dieta, absorvido pelo organismo e tem sido sugerido em estudos para o tratamento e prevenção de EO em modelos de doenças neurodegenerativas. Um estudo recente demonstrou um efeito protetor do AL contra o EO gerado por uma concentração tóxica de Phe em cérebro de ratos jovens. O objetivo do trabalho foi avaliar o efeito do AL na prevenção do EO gerado em um modelo crônico de PKU induzido por injeções diárias de Phe e α-metilfenilalanina (inibidor da PAH). No presente trabalho, o modelo de hiperfenilalaninemia (HPA) causou, no cérebro, aumento de dano a lipídeos, proteínas e DNA; aumento da atividade da superóxido dismutase e diminuição da atividade da catalase, além de mostrar que essas enzimas podem ter um papel importante neste processo, uma vez que suas atividades são afetadas diretamente pela presença de Phe e seus metabólitos. Também foi possível descrever algumas espécies reativas específicas geradas no processo oxidativo envolvido na HPA, como de H2O2, NO• e O2 •-. E ainda, identificou-se que o EO não está restrito ao cérebro e que o fígado pode ter um papel importante em defesa ao EO encontrado na doença. As enzimas glutationa peroxidase, glutationa redutase, glicose-6-fosfato desidrogenase e o conteúdo total de GSH foram diminuídos pela HPA em cérebro dos animais e a atividade da glutamato cisteína ligase foi aumentada. Já no fígado, todas as enzimas relacionadas ao metabolismo da GSH foram aumentadas pela HPA. O tratamento com AL foi capaz de prevenir as alterações enzimáticas além de impedir o dano a biomoléculas. O AL também preveniu o aumento da produção de H2O2 e NO• no cérebro dos animais submetidos ao tratamento de HPA. Quanto ao metabolismo da GSH, o AL foi capaz de manter as atividades enzimáticas aos níveis do controle além de restaurar a produção de GSH no cérebro dos animais afetados pela HPA. De acordo com os resultados, é possível que um tratamento com antioxidantes seja eficaz na manutenção da homeostasia redox nos pacientes servindo como uma abordagem terapêutica inovadora e adicional ao tratamento dietético já aplicado aos pacientes de PKU. / Phenylketonuria (PKU) is caused by a severe deficiency of phenylalanine hydroxylase (PAH), the enzyme responsible for the conversion of phenylalanine (Phe) to tyrosine (Tyr), leading to increased blood and tissue levels of Phe and its metabolites phenylpyruvate (PPA), phenylactate (PLA) and phenylacetate (PAA). Patients with PKU have severe neurological dysfunction, characterized by seizures, mental retardation and psychomotor symptoms that are associated with the accumulation of this amino acid and its metabolites. A restrict diet important for PKU treatment, is not always maintained by patients and this can affect the antioxidant status due to nutrient limitation. Recent studies in rats and patients with PKU show that oxidative stress may be involved in the neuropathophysiology of this disease, possibly due to increased production of reactive oxygen species and decreased antioxidant defenses. The brain, organ affected in the disease, is extremely sensitive to oxidative stress due to low antioxidant defenses and high concentrations of Fe and unsaturated lipids. Apparently, the liver is not affected in PKU, but it is an important organ of detoxification and GSH reservoir (tripeptide antioxidant). Lipoic acid (LA) is a potent antioxidant easily acquired from the diet, absorbed by the body and has been suggested for the treatment and prevention of oxidative stress in different neurodegenerative diseases in many studies. A recent study showed a protective effect of LA against the oxidative stress generated by a toxic concentration of Phe in the brain of young rats. The aim of this study was to evaluate the effect of LA in preventing the oxidative stress generated in a chronic model of PKU induced by daily injections of Phe and α-methylphenylalanine (PAH inhibitor) for 7 days. The hyperphenylalaninemia (HPA) model caused in brain an increase of damage to lipids, proteins and DNA; increased superoxide dismutase activity and decreased catalase activity, showing that these enzymes may play an important role in this process, since their activities are directly affected by the presence of Phe and its metabolites. It was also reported some specific reactive species generated in the oxidation process involved in HPA as H2O2 , NO• and O2 • -. In addition, it was found that oxidative stress is not restricted to the brain, and the liver may play an important role in defense to oxidative stress found in the disease. Activities of glutathione peroxidase, glutathione reductase, glucose-6-phosphate dehydrogenase and total content of GSH were decreased by the HPA in the brain of animals and the activity of GCL was increased. In the liver, all enzymes related to GSH metabolism were increased by the HPA. Treatment with LA was able to prevent the enzymatic changes in addition to preventing damage to biomolecules. The overproduction of H2O2 and NO• by HPA model was inhibited by LA treatment. Regarding to GSH metabolism, LA was able to maintain enzyme activities and GSH production at control levels in the brain of animals affected by HPA. According to our results, it is possible that a treatment with antioxidants is effective in maintaining redox homeostasis in patients and may be a novel therapeutic approach additional to dietary treatment already applied to PKU patients.

A fenilcetonúria (PKU) é causada pela deficiência severa da atividade da fenilalanina hidroxilase (PAH), enzima responsável pela conversão de fenilalanina (Phe) em tirosina (Tyr), levando ao aumento dos níveis sanguíneos e teciduais de Phe, bem como de seus metabólitos fenilpiruvato (PPA), fenilactato (PLA) e fenilacetato (PAA). Os pacientes com PKU apresentam disfunção neurológica severa, manifestando convulsões, retardo mental e psicomotor, sintomas que estão associados ao acúmulo desse aminoácido e seus metabólitos. A restrição dietética, que faz parte do tratamento da PKU, nem sempre é mantida pelos pacientes e pode afetar o status antioxidante devido à restrição de nutrientes. Estudos recentes em ratos e com pacientes fenilcetonúricos mostram que o estresse oxidativo (EO) pode estar envolvido na neurofisiopatologia dessa doença, possivelmente devido ao aumento na produção de espécies reativas, e diminuição das defesas antioxidantes. O cérebro, órgão afetado na doença, é extremamente sensível ao EO devido a baixas defesas antioxidantes, alta concentração de ferro e lipídeos insaturados. Aparentemente o fígado não é afetado na PKU, mas é um importante órgão de detoxificação e reservatório de GSH (tripeptídeo antioxidante). O ácido lipoico (AL) é um potente antioxidante facilmente adquirido da dieta, absorvido pelo organismo e tem sido sugerido em estudos para o tratamento e prevenção de EO em modelos de doenças neurodegenerativas. Um estudo recente demonstrou um efeito protetor do AL contra o EO gerado por uma concentração tóxica de Phe em cérebro de ratos jovens. O objetivo do trabalho foi avaliar o efeito do AL na prevenção do EO gerado em um modelo crônico de PKU induzido por injeções diárias de Phe e α-metilfenilalanina (inibidor da PAH). No presente trabalho, o modelo de hiperfenilalaninemia (HPA) causou, no cérebro, aumento de dano a lipídeos, proteínas e DNA; aumento da atividade da superóxido dismutase e diminuição da atividade da catalase, além de mostrar que essas enzimas podem ter um papel importante neste processo, uma vez que suas atividades são afetadas diretamente pela presença de Phe e seus metabólitos. Também foi possível descrever algumas espécies reativas específicas geradas no processo oxidativo envolvido na HPA, como de H2O2, NO• e O2 •-. E ainda, identificou-se que o EO não está restrito ao cérebro e que o fígado pode ter um papel importante em defesa ao EO encontrado na doença. As enzimas glutationa peroxidase, glutationa redutase, glicose-6-fosfato desidrogenase e o conteúdo total de GSH foram diminuídos pela HPA em cérebro dos animais e a atividade da glutamato cisteína ligase foi aumentada. Já no fígado, todas as enzimas relacionadas ao metabolismo da GSH foram aumentadas pela HPA. O tratamento com AL foi capaz de prevenir as alterações enzimáticas além de impedir o dano a biomoléculas. O AL também preveniu o aumento da produção de H2O2 e NO• no cérebro dos animais submetidos ao tratamento de HPA. Quanto ao metabolismo da GSH, o AL foi capaz de manter as atividades enzimáticas aos níveis do controle além de restaurar a produção de GSH no cérebro dos animais afetados pela HPA. De acordo com os resultados, é possível que um tratamento com antioxidantes seja eficaz na manutenção da homeostasia redox nos pacientes servindo como uma abordagem terapêutica inovadora e adicional ao tratamento dietético já aplicado aos pacientes de PKU. / Phenylketonuria (PKU) is caused by a severe deficiency of phenylalanine hydroxylase (PAH), the enzyme responsible for the conversion of phenylalanine (Phe) to tyrosine (Tyr), leading to increased blood and tissue levels of Phe and its metabolites phenylpyruvate (PPA), phenylactate (PLA) and phenylacetate (PAA). Patients with PKU have severe neurological dysfunction, characterized by seizures, mental retardation and psychomotor symptoms that are associated with the accumulation of this amino acid and its metabolites. A restrict diet important for PKU treatment, is not always maintained by patients and this can affect the antioxidant status due to nutrient limitation. Recent studies in rats and patients with PKU show that oxidative stress may be involved in the neuropathophysiology of this disease, possibly due to increased production of reactive oxygen species and decreased antioxidant defenses. The brain, organ affected in the disease, is extremely sensitive to oxidative stress due to low antioxidant defenses and high concentrations of Fe and unsaturated lipids. Apparently, the liver is not affected in PKU, but it is an important organ of detoxification and GSH reservoir (tripeptide antioxidant). Lipoic acid (LA) is a potent antioxidant easily acquired from the diet, absorbed by the body and has been suggested for the treatment and prevention of oxidative stress in different neurodegenerative diseases in many studies. A recent study showed a protective effect of LA against the oxidative stress generated by a toxic concentration of Phe in the brain of young rats. The aim of this study was to evaluate the effect of LA in preventing the oxidative stress generated in a chronic model of PKU induced by daily injections of Phe and α-methylphenylalanine (PAH inhibitor) for 7 days. The hyperphenylalaninemia (HPA) model caused in brain an increase of damage to lipids, proteins and DNA; increased superoxide dismutase activity and decreased catalase activity, showing that these enzymes may play an important role in this process, since their activities are directly affected by the presence of Phe and its metabolites. It was also reported some specific reactive species generated in the oxidation process involved in HPA as H2O2 , NO• and O2 • -. In addition, it was found that oxidative stress is not restricted to the brain, and the liver may play an important role in defense to oxidative stress found in the disease. Activities of glutathione peroxidase, glutathione reductase, glucose-6-phosphate dehydrogenase and total content of GSH were decreased by the HPA in the brain of animals and the activity of GCL was increased. In the liver, all enzymes related to GSH metabolism were increased by the HPA. Treatment with LA was able to prevent the enzymatic changes in addition to preventing damage to biomolecules. The overproduction of H2O2 and NO• by HPA model was inhibited by LA treatment. Regarding to GSH metabolism, LA was able to maintain enzyme activities and GSH production at control levels in the brain of animals affected by HPA. According to our results, it is possible that a treatment with antioxidants is effective in maintaining redox homeostasis in patients and may be a novel therapeutic approach additional to dietary treatment already applied to PKU patients.

A vitamina A apresenta importantes papéis no sistema cardiovascular, desde a fase embrionária até a vida adulta. Além disso, propriedades antioxidantes são atribuídas a essa vitamina; Contudo, propriedades pró-oxidantes lhe são atribuídas. Portanto, nosso objetivo foi comparar parâmetros energéticos/redox (no sistema cardiovascular) entre animais submetidos a uma suplementação com vitamina A e animais não submetidos a essa suplementação. Ratos adultos Wistar machos foram tratados com 4 diferentes doses (1000-9000 UI.Kg-1.dia-1) de palmitato de retinol ou com salina (controle) ao longo de 3 diferentes períodos (3, 7 e 28 dias). Após o tratamento, a artéria aorta e o coração foram retirados para as análises. Foram avaliados parâmetros de estresse oxidativo em ambas as estruturas, e parâmetros de estresse nitrosativo e energéticos no coração dos animais tratados por 28 dias. A análise estatística foi realizada por Anova de uma via, seguida do pos hoc de Dunnet, com significância de ρ ≤ 0,05. Na artéria aorta, foi observada uma diminuição na lipoperoxidação após 7 e 28 dias, bem como aumento de sulfidril em 3 dias e alterações enzimáticas em todos períodos. No coração, foi detectado um aumento de lipoperoxidação e de carbonilação após 7 e 28 dias e uma dimuição na reatividade não enzimática nos 3 períodos. Alterações enzimáticas foram vistas nos 3 períodos. No período mais longo, foi observado aumento de nitração na fração mitocondrial e diminuição da atividade dos complexos da cadeia transferidora de elétrons. Concluímos que ocorre uma adaptação oposta entre coração e artéria, onde há um aumento de estresse oxidativo no coração e uma diminuição na aorta, no entanto, uma futura análise fisiológica ainda é necessária para se sugerir um ou outro como positivo ou negativo. Além disso, o estresse cardíaco crônico está associado com um possível bloqueio energético e um estado de estresse nitrosativo mitocondrial. / Vitamin A plays important roles on cardiovascular system, since development until adult life. Besides physiological roles, antioxidants properties are also attributed to its. However, pro-oxidants properties have been associated to vitamin A. Therefore, our aim was to compare redox parameters among animals supplemented with vitamin A and one not. Adult male Wistar rats were treated with different doses (1000-9000 IU.Kg-1.day-1) of retinyl palmitate or saline (control) for 3 different periods (3, 7 and 28 days). Thereafter, the aorta artery and the heart were removed to follow analysis. Oxidative stress parameters were assessed in both organs, while nitrosative stress and energetic parameters were evaluated only at heart from animals treated for 28 days. Statistics were conducted with Anova one way, followed by Dunnet’s pos hoc, and significance of ρ ≤ 0.05. On arterial level it was observed a decrease in lipoperoxidation after 7 and 28 days, as well as an increase in sulfhydryl after 3 days and changed enzymatic activity for all periods. In the heart, it was detected an increased lipoperoxidation and carbonyl levels after 7 and 28 days, and a decreased non-enzimatic reactivity for all periods. Additionally, enzymatic changes were also seen. For the chronic treatment we could observe an increase in mitochondrial nitration and a decrease in respiratory chain complexes activities. Thus, we concluded that happens an opposite adaptation between heart and aorta, since there is an increased oxidative stress status in the heart, while in the aorta there is a decreased status. However, a physiological evaluation is needed to suggest what is positive or negative. Furthermore, the cardiac oxidative stress is associated to an energetic impairment and a mitochondrial nitrosative stress.

A Hipertensão Arterial Pulmonar (HAP) é uma doença que acomete os vasos pulmonares, essencialmente pré-capilares, levando ao remodelamento da parede vascular. Caracteriza-se como síndrome hemodinâmica, que consiste no aumento da resistência vascular pulmonar e da pós-carga ventricular direita. Um grande número de evidências apresenta a participação do estresse oxidativo no desenvolvimento das mudanças cardiopulmonares decorrentes da HAP. Assim, a proposta desse estudo foi avaliar alterações estruturais e de estresse oxidativo tempo-dependentes produzidas pela monocrotalina, droga que mimetiza a HAP em humanos, sobre o pulmão de ratos e sua repercussão tardia na função cardíaca ventricular esquerda. Utilizamos ratos Wistar com 2 meses de idade, sendo que os procedimentos experimentais foram divididos em 2 momentos distintos: a primeira etapa direcionada a análise pulmonar e a segunda para análise cardíaca. A indução de HAP foi feita por injeção de monocrotalina (MCT) 60 mg/kg. No primeiro momento, investigamos as alterações morfométricas e oxidativas pulmonares aos 7 e 21 dias após MCT, sendo que os pulmões foram homogeneizados para análise das substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico, carbonilação das proteínas, ânion radical superóxido por meio da reação de NitroBlue Tetrazolium, atividades da mieloperoxidase (MPO) e da catalase (CAT). Após, investigamos as alterações do ventrículo esquerdo (VE) aos 7, 21 e 31 dias, sendo avaliadas a função do VE por meio de ecocardiografia e marcadores oxidativos no homogeneizado de VE pela razão das glutationas (GSSG/GSH), tioredoxina redutase (TrxR), peróxido de hidrogênio (H2O2) e concentração de vitamina C. Observamos hipertrofia do VD e congestão pulmonar nos grupos MCT 21 e 31 dias. A estereologia do pulmão apresentou redução nas densidades de volume e área, associada ao aumento do espaço alveolar aos 21 dias após MCT, bem como aumento da lipoperoxidação no homogeneizado de pulmão, maior concentração de radical superóxido e maior atividade da CAT e MPO. A ecocardiografia apresentou modificação na onda de fluxo da artéria pulmonar, característica de aumento de resistência, a partir de 21 dias após MCT, bem como aumento do tempo de ejeção e nos parâmetros de função ventricular esquerda aos 31 dias após MCT. A concentração de H2O2 no homogeneizado de VE esteve aumentada nos grupos MCT 21 e 31 dias e na análise dos antioxidantes observamos redução na concentração de ácido ascórbico e aumento de TrxR no VE. Foi demonstrado aumento da resistência vascular pulmonar, bem como aumento de pró-oxidantes e do dano oxidativo a lipídios no homogeneizado de pulmão após 21 dias de indução de HAP por MCT; esse dano é acompanhado por aumento na atividade da CAT e histologia sugestiva de congestão pulmonar nesse tecido, seguida por alteração ventricular direita. Estas mudanças no ventrículo direito promovidas pela HAP podem contribuir, a longo prazo, para a disfunção ventricular esquerda observada aos 31 dias após MCT. Essas alterações do VE estão associadas ao aumento de peróxido de hidrogênio e redução de vitamina C no homogeneizado ventricular esquerdo. / Pulmonary Arterial Hypertension (PAH) is a disease that affects the pulmonary vessels, essentially pre-capillaries, leading to remodeling of the vascular wall. It is characterized hemodynamic syndrome, which is the increase in pulmonary vascular resistance and right ventricular afterload. A growing body of evidence shows the involvement of oxidative stress in the development of the cardiopulmonary changes due to PAH. Thus, the purpose of this study was to evaluate structural changes and time-dependent oxidative stress produced by monocrotaline, a drug that mimics the human PAH, on the rat lung and its impact on late left ventricular cardiac function. Wistar rats with 2 months of age were used in this research. The experimental procedures were divided into two distinct periods: the first step aimed at analyzing lung and the second for cardiac analysis. Induction of PAH was performed by injection of monocrotaline (MCT) 60 mg/kg. At first we investigated morphological changes and oxidative lung at 7 and 21 days after MCT, and the lungs were homogenized for analysis of thiobarbituric acid reactive substances, protein carbonylation, superoxide anion radical by the reaction of nitroblue tetrazolium, activities myeloperoxidase (MPO) and catalase (CAT). After, we analyzed changes in left ventricular (LV) at 7, 21 and 31 days and evaluated LV function by echocardiography and oxidative markers in the LV homogenate by the ratio of glutathione (GSSG / GSH), thioredoxin reeducates (TrxR ), hydrogen peroxide (H2O2) and concentration of vitamin C. Was Observed cardiac hypertrophy, pulmonary congestion and RV in MCT groups 21 and 31 days. The stereology showed a reduction in lung volume and area densities, associated with an increased alveolar space on day 21 after MCT, as well as increased lipid peroxidation in lung homogenate, increased concentration of superoxide anion and increased activity of CAT and MPO. Echocardiography showed wave of change in pulmonary artery flow from 21 days after MCT, and increase in ejection time and the parameters of left ventricular function at 31 days after MCT. The concentration of H2O2 in homogenized LV was increased in MCT groups 21 and 31 days and the analysis of antioxidants observed reduction in the concentration of ascorbic acid and increased TrxR in the LV. Our findings showed increased pulmonary vascular resistance, as well as increased pro-oxidants and oxidative damage to lipids in lung homogenate after 21 days of induction of PAH by MCT, this damage is accompanied by increased activity of CAT and histological pulmonary congestion in this tissue, followed by right ventricular changes. These changes in the right ventricle promoted by the PAH can contribute in the long run, to left ventricular dysfunction observed at 31 days after MCT. These changes are associated with increased LV for hydrogen peroxide and vitamin C reductions in the left ventricular homogenate.

Orientador: Gisele Zoccal Mingoti / Resumo: As vesículas lipídicas unilamelares gigantes (GUVs) são consideradas ótimas ferramentas em sistemas de estudos que mimetizam membranas biológicas, devido à sua composição fosfolipídica e sensibilidade ao estresse oxidativo, além de possuírem capacidade de encapsular macromoléculas. Este foi o primeiro estudo a utilizar vesículas unilamelares gigantes como carreadoras de antioxidante (cisteina) em sistema de produção in vitro de embriões (PIVE). Sua utilização aliada ao sistema de cultivo é interessante, pois acredita-se poder ocorrer liberação do antioxidante de acordo com a demanda do sistema de PIVE. O objetivo desse estudo foi avaliar o comportamento das GUVs co-cultivadas in vitro com embriões bovinos, definir o método de indução ao estresse oxidativo e sua efetividade ao encapsular e carrear antioxidantes sob condições de estresse oxidativo. Foram testados indutores de estresse oxidativo [menadiona (MD) e peróxido de hidrogênio (H2O2)] nas GUVs, sendo o H2O2 em altas concentrações eficaz em induzir o estresse oxidativo através da alteração do diâmetro [Controle (18,96 μm) vs. H2O2 0,1 mM (17,71 μm), H2O2 0,5 mM (17,32 μm) e H2O2 1,0 mM (16,63 μm)]. Houve redução na taxa de desenvolvimento embrionário (P<0,05) dos grupos co-cultivados com GUVs e submetidos ao estresse oxidativo pela MD [Controle (26,70%) GUV (25,18%) vs. GUV+MD 5,0 μM (6,95%) e GUV+MD 7,5 μM (0,95%)]. As maiores concentrações intracelulares de ROS em embriões bovinos (P<0,05), foi no grupo GUV+MD 5,0 μM (... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Giant unilamellar lipid vesicles (GUVs) are considered to be great tools in study systems that mimic biological membranes due to their phospholipid composition and sensitivity to oxidative stress, as well as their ability to encapsulate macromolecules. This was the first study to use giant unilamellar vesicles as antioxidant (cysteine) carriers in an in vitro embryo production system (PIVE). Its use combined with the cultivation system would be interesting because it is believed that antioxidant release could occur according to the demand of the PIVE system. The aim of this study was to evaluate the behavior of GUVs co-cultured in vitro with bovine embryos, to standardize the oxidative stress induction method and its effectiveness to encapsulate and carry antioxidants under oxidative stress conditions. Oxidative stress inducers [meanadione (MD) and hydrogen peroxide (H2O2)] were tested in GUVs, and H2O2 at high concentrations was effective in inducing oxidative stress by changing the diameter [Control (18.96 μm) vs. 0.1 mM H2O2 (17.71 μm), 0.5 mM H2O2 (17.32 μm) and 1.0 mM H2O2 (16.63 μm)]. Embryonic development rate (P <0.05) was reduced in groups co-cultivated with GUVs and submitted to oxidative stress by DM [Control (26.70%) GUV (25.18%) vs. GUV + MD 5.0 μM (6.95%) and GUV + MD 7.5 μM (0.95%)]. The highest intracellular ROS concentrations in bovine embryos (P <0.05) were in the GUV + MD 5.0 μM group (16.28) vs. Control (3.76) and GUV (3.99 ± 0.33). By co-cultivating GUVs ... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

As espécies reativas de oxigênio (ERO) são produzidas constantemente pelo metabolismo aeróbico. Em situações de estresse biótico ou abiótico, a produção é aumentada e a toxicidade das ERO pode conduzir a diversos danos celulares. As ERO atuam também como moléculas sinalizadoras regulando a expressão de genes de defesa a estresses, senescência, morte programada da célula, crescimento e desenvolvimento da planta, entre outros processos metabólicos. Uma vez que as ERO são tóxicas e também participam de eventos de sinalização, as células vegetais requerem mecanismos que regulem finamente a concentração intracelular destas moléculas. A ascorbato peroxidase (APx) é uma enzima fundamental do metabolismo antioxidante, catalisando a decomposição do H2O2. Em arroz, a APx é codificada por oito genes, cujas isoformas são caracterizadas por sua localização subcelular: citosólica, peroxissomal, mitocondrial ou cloroplástica. O objetivo deste trabalho foi caracterizar funcionalmente as APx citosólicas (OsAPx1 e OsAPx2) e peroxissomais (OsAPx3 e OsAPx4). A estratégia utilizada foi o silenciamento pós-transcricional por RNA de interferência (RNAi) dos genes individualmente e de ambos os genes codificantes de isoformas do mesmo compartimento subcelular. A redução da expressão de cada gene, assim como de ambos os genes de um compartimento, resultou na produção de diferentes sinais. As plantas RNAi mostraram diferentes fenótipos e padrões de expressão transcricional dos genes da família OsAPx. Analisando as plantas silenciadas para os genes OsAPx1 e OsAPx2 sob estresse com radiação UV e altas doses de alumínio, foi observada compensação por outras enzimas antioxidantes e aclimatação, possivelmente sinalizados pelos níveis mais elevados de H2O2. Estes resultados indicam que cada isoforma de OsAPx pode apresentar funções específicas na célula. / Reactive Oxygen Species (ROS) are continually produced by aerobic metabolism. Under biotic and abiotic stresses, the production is enhanced and the ROS toxicity can lead to cell damage. ROS act also as signalling molecules and are able to regulate the expression of resistance genes, senescence, programmed cell death, plant growth and development, among other metabolic processes. By the fact that ROS are cytotoxic and make part of signalling events, plant cells need mechanisms to tightly regulate the intracellular concentration of these molecules. Ascorbate peroxidase (APx) is a fundamental enzyme of the antioxidant metabolism, it catalyses the H2O2 decomposition. In rice, APx are encoded by a small multigene family, and the different isoforms are classified according to their subcellular localization: cytosolic, peroxisomal, mithocondrial or chloroplastic. The present work aimed to characterize the function of cytosolic (OsAPx1 and OsAPx2) and peroxisomal (OsAPx3 and OsAPx4) APx isoforms. The strategy was the post-transcription silencing by interference RNA (RNAi) of single genes and both genes of the same subcellular localization. The reduced expression of each gene or both genes from the same compartment resulted in the development of different signals. RNAi plants showed changes in the phenotype and in the transcriptional expression of the OsAPx gene family. The analyses of OsAPx1 and OsAPx2 silenced plants under stresses with UV radiation and aluminum revealed that the lack of APx was compensated by other antioxidant enzymes and the acclimation could be signaled by the increased level of H2O2. These results indicate that each isoform of APx should have specific functions in the cell.

ROMO, Adolfo Ignacio Barros. Complexos de cobre com o ligante 2cp-bz-sme, um derivado sulfurado da base clip-phen. Síntese, caracterização e estudos de geração de radicais e clivagem de DNA. 2015. 86 f. Dissertação (Mestrado em Química)-Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2015. / Submitted by Celia Sena (celiasena@dqoi.ufc.br) on 2017-07-20T17:39:05Z No. of bitstreams: 1 2015_dis_aibromo.pdf: 2488610 bytes, checksum: 2569053eabcca5c69c4678ab7eccc69e (MD5) / Approved for entry into archive by Jairo Viana (jairo@ufc.br) on 2017-08-29T20:42:39Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_dis_aibromo.pdf: 2488610 bytes, checksum: 2569053eabcca5c69c4678ab7eccc69e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-29T20:42:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015_dis_aibromo.pdf: 2488610 bytes, checksum: 2569053eabcca5c69c4678ab7eccc69e (MD5) Previous issue date: 2015 / Coordination compounds of copper have been invoked as major actors in processes involving the reduction of molecular oxygen, mostly with the generation of radical species whose assignment have so far not been unanimously addressed. In the present work we have joined results acquired on surface and solution to get insights on the radical oxygen species (ROS) generated by a copper(II) coordination compound containing a thioether clip-phen derivative, 1,3-bis(1,10-phenanthrolin-2-yloxy)-N-(4-(methylthio) benzyli-dene)propan-2-amine (2CP-Bz-SMe). The adsorption of the copper(II) complex on gold surface was spontaneously by simple immersion of the metallic substrate in aqueous solution of the complex. The characterization of the modified gold electrode, which was performed by electrochemistry and surface Raman spectroscopy (SERS – Surface Enhanced Raman Scattering), indicated that the adsorption occurs through the sulfur atom of the thioether fragment of the molecule. While surface plasmon resonance (SPR) and electrochemistry of the adsorbed complex indicated the formation of a dimeric Cu(I) intermediate containing molecular oxygen as bridging ligand, scanning electrochemical microscopy images (SECM) pointed for OH• radical generation. Spin trapping measurements acquired by electron paramagnetic resonance (EPR) and nuclease assays run in the presence of radical scavengers, reinforced such conclusions showing that the radical production is dependent on the amount of oxygen and H2O2. Therefore, it is reasonable to assume a catalytic mechanism involving Fenton-like reaction in which the copper(II) complex is, at first, reduced to copper(I). Accordingly, in the presence of oxygen and in acid medium, the reduced compound is oxidized by H2O2 resulting in the recovering of the parent complex and in the generation of OH• that, in turn, must be the ROS responsible for the DNA cleavage. The results obtained during the developing of this proposal were presented at the XVII Brazilian Meeting on Inorganic Chemistry and are in the final compilation stage for publication in peer-reviewed journal / Compostos de coordenação de cobre têm sido considerados peças fundamentais em processos que envolvem a redução de oxigênio molecular, particularmente com a geração de espécies radicalares cujas atribuições, até a atualidade, não são unanimidade. Neste trabalho, foram reunidos resultados obtidos em superfície e em solução a fim de obter informações sobre a espécie reativa de oxigênio (ROS – Reactive Oxygen Species) gerada por um composto de coordenação de cobre(II) contendo um derivado tioéter do ligante clip-phen, 1,3-bis(1,10-fenantrolin-2-iloxi)-N-(4-(metiltio)benzilideno)propan-2-amina (2CP-Bz-SMe). A adsorção do complexo de cobre(II) sobre superfície de ouro foi realizada de forma espontânea por simples imersão do substrato metálico em solução aquosa do complexo. A caracterização do eletrodo de ouro modificado foi feita por eletroquímica e espectroscopia Raman de superfície (SERS – Surface Enhanced Raman Scattering) onde se concluiu que a adsorção ocorre através do átomo de enxofre do fragmento tioéter da molécula. Enquanto os resultados de ressonância de plásmons de superfície (SPR – Surface Plasmon Resonance) e eletroquímica sugeriram a formação de um intermediário dimérico de Cu(I) contendo oxigênio molecular como ligante ponte, imagens de microscopia de varredura eletroquímica (SECM – Scanning Electrochemical Microscopy) indicaram a geração do radical hidroxil, OH•. Os experimentos de captura de spin por ressonância paramagnética de elétrons (EPR – Electron Paramagnetic Resonance) e ensaios de nuclease de DNA, os quais envolveram a utilização de inibidores de ROS, mostram que a geração do radical depende da quantidade de oxigênio e H2O2. Assim, é razoável admitir um mecanismo catalítico envolvendo reações do tipo Fenton onde o complexo de cobre(II) é, inicialmente, reduzido a cobre(I). Na presença de oxigênio e em meio ácido, o composto reduzido é oxidado por H2O2 resultando na regeneração do complexo de partida e na formação do radical OH• que, por sua vez, deve ser a espécie ROS responsável pela clivagem do DNA. Os resultados deste projeto foram apresentados no XVII Brazilian Meeting on Inorganic Chemistry e estão em fase final de compilação para publicação em periódico indexado

A vitamina A apresenta importantes papéis no sistema cardiovascular, desde a fase embrionária até a vida adulta. Além disso, propriedades antioxidantes são atribuídas a essa vitamina; Contudo, propriedades pró-oxidantes lhe são atribuídas. Portanto, nosso objetivo foi comparar parâmetros energéticos/redox (no sistema cardiovascular) entre animais submetidos a uma suplementação com vitamina A e animais não submetidos a essa suplementação. Ratos adultos Wistar machos foram tratados com 4 diferentes doses (1000-9000 UI.Kg-1.dia-1) de palmitato de retinol ou com salina (controle) ao longo de 3 diferentes períodos (3, 7 e 28 dias). Após o tratamento, a artéria aorta e o coração foram retirados para as análises. Foram avaliados parâmetros de estresse oxidativo em ambas as estruturas, e parâmetros de estresse nitrosativo e energéticos no coração dos animais tratados por 28 dias. A análise estatística foi realizada por Anova de uma via, seguida do pos hoc de Dunnet, com significância de ρ ≤ 0,05. Na artéria aorta, foi observada uma diminuição na lipoperoxidação após 7 e 28 dias, bem como aumento de sulfidril em 3 dias e alterações enzimáticas em todos períodos. No coração, foi detectado um aumento de lipoperoxidação e de carbonilação após 7 e 28 dias e uma dimuição na reatividade não enzimática nos 3 períodos. Alterações enzimáticas foram vistas nos 3 períodos. No período mais longo, foi observado aumento de nitração na fração mitocondrial e diminuição da atividade dos complexos da cadeia transferidora de elétrons. Concluímos que ocorre uma adaptação oposta entre coração e artéria, onde há um aumento de estresse oxidativo no coração e uma diminuição na aorta, no entanto, uma futura análise fisiológica ainda é necessária para se sugerir um ou outro como positivo ou negativo. Além disso, o estresse cardíaco crônico está associado com um possível bloqueio energético e um estado de estresse nitrosativo mitocondrial. / Vitamin A plays important roles on cardiovascular system, since development until adult life. Besides physiological roles, antioxidants properties are also attributed to its. However, pro-oxidants properties have been associated to vitamin A. Therefore, our aim was to compare redox parameters among animals supplemented with vitamin A and one not. Adult male Wistar rats were treated with different doses (1000-9000 IU.Kg-1.day-1) of retinyl palmitate or saline (control) for 3 different periods (3, 7 and 28 days). Thereafter, the aorta artery and the heart were removed to follow analysis. Oxidative stress parameters were assessed in both organs, while nitrosative stress and energetic parameters were evaluated only at heart from animals treated for 28 days. Statistics were conducted with Anova one way, followed by Dunnet’s pos hoc, and significance of ρ ≤ 0.05. On arterial level it was observed a decrease in lipoperoxidation after 7 and 28 days, as well as an increase in sulfhydryl after 3 days and changed enzymatic activity for all periods. In the heart, it was detected an increased lipoperoxidation and carbonyl levels after 7 and 28 days, and a decreased non-enzimatic reactivity for all periods. Additionally, enzymatic changes were also seen. For the chronic treatment we could observe an increase in mitochondrial nitration and a decrease in respiratory chain complexes activities. Thus, we concluded that happens an opposite adaptation between heart and aorta, since there is an increased oxidative stress status in the heart, while in the aorta there is a decreased status. However, a physiological evaluation is needed to suggest what is positive or negative. Furthermore, the cardiac oxidative stress is associated to an energetic impairment and a mitochondrial nitrosative stress.

A Hipertensão Arterial Pulmonar (HAP) é uma doença que acomete os vasos pulmonares, essencialmente pré-capilares, levando ao remodelamento da parede vascular. Caracteriza-se como síndrome hemodinâmica, que consiste no aumento da resistência vascular pulmonar e da pós-carga ventricular direita. Um grande número de evidências apresenta a participação do estresse oxidativo no desenvolvimento das mudanças cardiopulmonares decorrentes da HAP. Assim, a proposta desse estudo foi avaliar alterações estruturais e de estresse oxidativo tempo-dependentes produzidas pela monocrotalina, droga que mimetiza a HAP em humanos, sobre o pulmão de ratos e sua repercussão tardia na função cardíaca ventricular esquerda. Utilizamos ratos Wistar com 2 meses de idade, sendo que os procedimentos experimentais foram divididos em 2 momentos distintos: a primeira etapa direcionada a análise pulmonar e a segunda para análise cardíaca. A indução de HAP foi feita por injeção de monocrotalina (MCT) 60 mg/kg. No primeiro momento, investigamos as alterações morfométricas e oxidativas pulmonares aos 7 e 21 dias após MCT, sendo que os pulmões foram homogeneizados para análise das substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico, carbonilação das proteínas, ânion radical superóxido por meio da reação de NitroBlue Tetrazolium, atividades da mieloperoxidase (MPO) e da catalase (CAT). Após, investigamos as alterações do ventrículo esquerdo (VE) aos 7, 21 e 31 dias, sendo avaliadas a função do VE por meio de ecocardiografia e marcadores oxidativos no homogeneizado de VE pela razão das glutationas (GSSG/GSH), tioredoxina redutase (TrxR), peróxido de hidrogênio (H2O2) e concentração de vitamina C. Observamos hipertrofia do VD e congestão pulmonar nos grupos MCT 21 e 31 dias. A estereologia do pulmão apresentou redução nas densidades de volume e área, associada ao aumento do espaço alveolar aos 21 dias após MCT, bem como aumento da lipoperoxidação no homogeneizado de pulmão, maior concentração de radical superóxido e maior atividade da CAT e MPO. A ecocardiografia apresentou modificação na onda de fluxo da artéria pulmonar, característica de aumento de resistência, a partir de 21 dias após MCT, bem como aumento do tempo de ejeção e nos parâmetros de função ventricular esquerda aos 31 dias após MCT. A concentração de H2O2 no homogeneizado de VE esteve aumentada nos grupos MCT 21 e 31 dias e na análise dos antioxidantes observamos redução na concentração de ácido ascórbico e aumento de TrxR no VE. Foi demonstrado aumento da resistência vascular pulmonar, bem como aumento de pró-oxidantes e do dano oxidativo a lipídios no homogeneizado de pulmão após 21 dias de indução de HAP por MCT; esse dano é acompanhado por aumento na atividade da CAT e histologia sugestiva de congestão pulmonar nesse tecido, seguida por alteração ventricular direita. Estas mudanças no ventrículo direito promovidas pela HAP podem contribuir, a longo prazo, para a disfunção ventricular esquerda observada aos 31 dias após MCT. Essas alterações do VE estão associadas ao aumento de peróxido de hidrogênio e redução de vitamina C no homogeneizado ventricular esquerdo. / Pulmonary Arterial Hypertension (PAH) is a disease that affects the pulmonary vessels, essentially pre-capillaries, leading to remodeling of the vascular wall. It is characterized hemodynamic syndrome, which is the increase in pulmonary vascular resistance and right ventricular afterload. A growing body of evidence shows the involvement of oxidative stress in the development of the cardiopulmonary changes due to PAH. Thus, the purpose of this study was to evaluate structural changes and time-dependent oxidative stress produced by monocrotaline, a drug that mimics the human PAH, on the rat lung and its impact on late left ventricular cardiac function. Wistar rats with 2 months of age were used in this research. The experimental procedures were divided into two distinct periods: the first step aimed at analyzing lung and the second for cardiac analysis. Induction of PAH was performed by injection of monocrotaline (MCT) 60 mg/kg. At first we investigated morphological changes and oxidative lung at 7 and 21 days after MCT, and the lungs were homogenized for analysis of thiobarbituric acid reactive substances, protein carbonylation, superoxide anion radical by the reaction of nitroblue tetrazolium, activities myeloperoxidase (MPO) and catalase (CAT). After, we analyzed changes in left ventricular (LV) at 7, 21 and 31 days and evaluated LV function by echocardiography and oxidative markers in the LV homogenate by the ratio of glutathione (GSSG / GSH), thioredoxin reeducates (TrxR ), hydrogen peroxide (H2O2) and concentration of vitamin C. Was Observed cardiac hypertrophy, pulmonary congestion and RV in MCT groups 21 and 31 days. The stereology showed a reduction in lung volume and area densities, associated with an increased alveolar space on day 21 after MCT, as well as increased lipid peroxidation in lung homogenate, increased concentration of superoxide anion and increased activity of CAT and MPO. Echocardiography showed wave of change in pulmonary artery flow from 21 days after MCT, and increase in ejection time and the parameters of left ventricular function at 31 days after MCT. The concentration of H2O2 in homogenized LV was increased in MCT groups 21 and 31 days and the analysis of antioxidants observed reduction in the concentration of ascorbic acid and increased TrxR in the LV. Our findings showed increased pulmonary vascular resistance, as well as increased pro-oxidants and oxidative damage to lipids in lung homogenate after 21 days of induction of PAH by MCT, this damage is accompanied by increased activity of CAT and histological pulmonary congestion in this tissue, followed by right ventricular changes. These changes in the right ventricle promoted by the PAH can contribute in the long run, to left ventricular dysfunction observed at 31 days after MCT. These changes are associated with increased LV for hydrogen peroxide and vitamin C reductions in the left ventricular homogenate.

A hipertensão é considerada um importante fator de risco cardiovascular devido a sua interação com diferentes mecanismos patológicos. As espécies reativas de oxigênio vem sendo reconhecidas como importantes fatores no desenvolvimento de doenças cardiovasculares, dentre elas a hipertensão. Por outro lado, o exercício tem sido recomendado como uma medida não-farmacológica no tratamento antihipertensivo. Uma vez que a cessação da rotina de exercícios é extremamente comum, tanto em indivíduos hígidos como hipertensos, buscou-se avaliar os efeitos do destreinamento nos sistemas reguladores da pressão arterial (PA) e no seu controle, bem como a relação destes com o estresse oxidativo em ratos espontaneamente hipertensos (SHR). Assim, este estudo foi realizado com ratos machos SHR, com 20 semanas, divididos em três grupos: controle (C), treinado (T) e destreinado (D). O protocolo de exercício de moderada intensidade (20 m/min) foi realizado por 10 semanas em esteira ergométrica. Após este período, o grupo D foi submetido a 4 semanas de destreinamento. Foram avaliadas as respostas bradicárdicas e taquicárdicas do barorreflexo, bem como a sensibilidade do reflexo cardiopulmonar. Foram avaliadas também as pressões intraventriculares sistólica e diastólica. O estresse oxidativo foi medido no sangue e coração. O treinamento físico diminui a PAM do grupo T, quando comparado ao C; o exercício promoveu incremento da sensibilidade barorreflexa e dos receptores cardiopulmonares a serotonina. Estas adaptações induzidas pelo exercício se mantiveram no grupo D em relação ao C. O estresse oxidativo cardíaco diminui significativamente no grupo T comparado ao C, redução observada também no grupo D. Houve incremento da atividade da catalase nos eritrócitos do grupo T em relação ao C, bem como incremento da atividade da glutationa peroxidase no coração; estes resultados se mantiveram após as 4 semanas de destreinamento. Como conclusão, as adaptações induzidas pelo exercício se mantiveram após as 4 semanas de destreinamento nos animais SHR, sugerindo que o estes animais apresentam benefícios derivados do treinamento que atenuam os efeitos deletérios da hipertensão sobre o sistema cardiovascular. / Hypertension is considered an important risk factor for cardiovascular diseases due to its interaction with differents pathological mechanisms. The oxygen reactive species have been recognized as important factors on cardiovascular diseases development, just like hypertension. On the other hand, exercise has been recognized as a very good non-pharmacological approach on the antihypertensive treatment. Once the cessation of exercise routine is extremely common in healthy and hypertensive people, we have investigated the effects of detraining in the systems that regulate blood pressure (BP) and reflex control of the heart. We also investigated the effects of detraining in the oxidative stress in spontaneously hypertensive rats (SHR). Thus, 20-weeks old SHR were divided in three groups: control (C), training (T) and detraining (D). The moderate-intensity exercise protocol (20 m/min) was accomplished in a treadmill for 10 weeks. After that, D underwent a 4 weeks detraining period to study: (1) the bradycardic and tachycardic baroreflex responses and cardiopulmonary reflex sensitivity were assessed; (2) the left ventricular chamber was assessed to determine end diastolic and sistolic pressure and (3) oxidative stress was measured in blood and heart tissues. Our results demonstrated that physical exercise decreased BP in T group as compared to C; exerise enhanced baroreflex response and cardiopulmonary receptors sensitivity to serotoninergic stimulus in T group compared to C; the exercise-induced adaptations were preserved in D group when compared to C group; the cardiac oxidative stress was reduced in trainig and detraining rats. Catalase activity, measured in erythrocytes, was increased in T group compared to C, while there was an increase in the heart gluthatione peroxidase activity after training, which it was also observed after detraining period. In conclusion, eventhought after 4 weeks of detraining in SHR, the benefits due to exercise training were still present.