A presente pesquisa pretende demonstrar evidências capazes de contribuir para o entendimento dos mecanismos envolvidos na ataxia-telangiectasia, bem como oferecer dados que auxiliem na implementação de técnicas complementares ao diagnóstico desta síndrome. Desde a descoberta do gene envolvido na ataxia-telangiectasia (o gene ATM), muito conhecimento tem sido acumulado, especialmente sobre os mecanismos moleculares envolvidos na síndrome, bem como nas respectivas doenças relacionadas. Este estudo teve como objetivo avaliar o dano de DNA, a capacidade de reparo e a sensibilidade à radiação ionizante comparada à bleomicina em indivíduos com ataxiatelangiectasia e em seus pais heterozigotos, relacionando-os com um grupo controle. O trabalho foi desenvolvido através de voluntários em acompanhamento no Hospital de Clínicas de Porto Alegre. As amostras foram submetidas às técnicas de micronúcleo e cometa, de maneira espontânea e com dano de DNA induzido. Os resultados demonstraram que a técnica de micronúcleo sem a indução de dano é o suficiente para a diferenciação de pacientes, pais e controles, incluindo níveis de micronúcleo (MN), pontes nucleoplasmáticas (PN) e BUDs nucleares. Não foi possível distinguir os três grupos com a técnica do cometa espontâneo, mas a monitoração da cinética de reparo de DNA através dessa técnica demonstrou que o grupo de pacientes apresenta um atraso no processo de reparo do DNA, em relação aos controles. Os achados nas duas técnicas são complementares, e a sua combinação é altamente recomendável na identificação de instabilidade cromossômica, com o objetivo de auxiliar no diagnóstico de pacientes AT.

No presente estudo nós investigamos o efeito in vivo da injeção intraestriatal de ácido quinolínico (AQ) sobre proteínas do citoesqueleto de astrócitos e neurônios de ratos jovens 30 minutos após a infusão. Injeção intraestriatal de AQ é um modelo excitotóxico da doença de Huntington (DH). Nossos resultados mostraram que o AQ (150μmol/0.5μL) aumentou significativamente a fosforilação in vitro da subunidade de baixo peso molecular dos neurofilamentos (NF-L) e da proteina glial fibrilar ácida (GFAP) de neurônios e astrócitos, respectivamente. Este efeito foi mediado pela proteína quinase AMPc-dependente (PKA), proteina quinase C (PKC) e proteina quinase Ca2+/calmodulina-dependente II (PKCaMII). Em contraste, proteínas quinases ativadas por mitógeno (MAPK) não foram ativadas pela infusão com AQ. Além disso, o pré-tratamento com MK-801 (0.25 mg/kg i.p), antagonista específico dos receptores N-metil-D-aspartato (NMDA); com o antioxidante L-NAME (60 mg\kg\day) e com o difenildisseleneto (PheSe)2 (0.625 mg\kg\dia) preveniram totalmente a hiperfosforilação induzida pelo AQ. Nós também observamos que o sítio de fosforilação Ser55 localizado no domínio N-terminal da NF-L, descrito como um sítio regulatório da associação dos NF in vivo, foi alvo da hiperfosforilação induzida pelo AQ. Este efeito foi totalmente prevenido por MK801, pelo inibidor de PKA, H89 e pelo (PheSe)2, enquanto que staurosporina, um inibidor de PKC, preveniu apenas parcialmente a fosforilação da Ser55. O inibidor de PKCaMII (KN93) e o antioxidante L-NAME não preveniram a hiperfosforilação da Ser55 pelo AQ. Portanto, nós presumimos que a hiperfosforilação da NF-LSer55 pode representar os primeiros passos na cascata fisiopatológica dos eventos deletérios exercidos pelo AQ no estriado de ratos. Nossas observações também indicam que os eventos mediados pelo receptor NMDA e por estresse oxidativo podem estar relacionados com a hiperfosforilação das proteínas do citoesqueleto observadas, com importantes implicações para as funções cerebrais. / In the present study we investigated the effect of in vivo intrastriatal injection of quinolinic acid (QA) on rat cytoskeleton proteins in astrocytes and neurons of young rats at early stages (30 min) after infusion. Intrastriatal QA injection is an excitotoxic model of Huntington´s Disease (HD). Results showed that QA (150μmol/0.5μL) significantly increased the in vitro phosphorylation of the low molecular weight neurofilament subunit (NF-L) and the glial fibrillary acidic protein (GFAP) of neurons and astrocytes, respectively. This effect was mediated by cAMP-dependent protein kinase A (PKA), protein kinase C (PKC) and Ca2+/calmodulin-dependent protein kinase II (PKCaMII). In contrast, mitogen activated protein kinases (MAPK) were not activated by QA infusion. Furthermore, the specific N-methyl-D-aspartate (NMDA) antagonist MK-801 (0.25 mg/kg i.p), the antioxidant L-NAME (60 mg\kg\day), and diphenyldiselenide (PheSe)2 (0.625 mg\kg\day) injected prior to QA infusion totally prevented QA-induced hyperphosphorylation of cytoskeletal proteins. We also observed that QA-induced hyperphosphorylation was targeted at the Ser55 phosphorylating site on NF-L head domain, described as a regulatory site for NF assembly in vivo. This effect was fully prevented by MK801, by the PKA inhibitor H89 and by (PheSe)2, whereas staurosporine (PKC inhibitor) only partially prevented Ser55 phosphorylation. The PKCaMII inhibitor (KN93) and the antioxidant L-NAME failed to prevent the hyperphosphorylation of Ser55 by QA infusion. Therefore, we presume that QA-elicited NF-LSer55 hyperphosphorylation of the neural cytoskeleton achieved by intrastriatal QA injection could represent an early step in the pathophysiological cascade of deleterious events exerted by QA in rat striatum. Our observations also indicate that NMDA-mediated Ca2+ events and oxidative stress may be related to the altered protein cytoskeleton hyperphosphorylation observed with important implications for brain function.

INTRODUÇÃO: A ressuscitação volêmica do choque hemorrágico (CH) é um evento que acentua uma série de reações em cascata, com ativação celular generalizada e liberação de potentes agentes pró-inflamatórios que podem contribuir para alterações no fluxo sangüíneo na microcirculação e prejuízos no aporte nutricional aos tecidos. Atualmente muitos resultados têm mostrado os benefícios da ressuscitação com pequenos volumes de solução salina hipertônica a 7,5% (SSH) sobre a microcirculação e na atenuação do dano oxidativo. O objetivo deste estudo foi comparar os efeitos tardios (após 6 horas) da resssuscitação com SSH e com Ringer Lactato (RL) sobre a função, integridade e estresse oxidativo hepático. MATERIAL E MÉTODOS: ratos Wistar foram submetidos a choque hemorrágico controlado com PAM de 45 mmHg. Após 60 minutos de choque os animais foram divididos em dois grupos: Grupo RL: ressuscitado com RL 4 vezes o volume sangüíneo perdido; Grupo SSH: ressuscitado com SSH 7,5 % em 2 minutos, 10% do volume sangüíneo perdido. Após 6 horas de recuperação os animais foram novamente anestesiados, submetidos à laparotomia e o ducto colédoco canulado. Avaliou-se a pressão arterial média (PAM), a freqüência cardíaca (FC) e o hematócrito (HT). As defesas antioxidantes mensuradas no tecido hepático foram a catalase (CAT) e a superóxido dismutase (SOD). A função hepática foi avaliada pela quantificação do fluxo biliar. Bilirrubinas, alanino aminotranferase (ALT) e o escore histopatológico de lesão foram os parâmetros avaliados quanto à integridade hepática. O estresse oxidativo foi determinado através das dosagens da mieloperoxidase (MPO), das substâncias reativas do ácido tiobarbitúrico (TBARS) e da proteína carbonilada. RESULTADOS: após 6 horas de ressuscitação os animais não apresentaram diferenças significativas nos parâmetros macro-hemodinâmicos (PAM, FC, HT). Os níveis de ALT e das bilirrubinas foram significativamente menores no grupo SSH (p<0,001). O fluxo biliar apresentou significativa elevação no grupo SSH (p<0,05). As defesas antioxidantes (CAT e SOD) não apresentaram variações significativas. O grupo SSH apresentou valores menores de mieloperoxidase, de TBARS e da proteína carbonilada (p<0,001) em comparação ao grupo RL. O escore total de lesão histopatológica foi significativamente menor no grupo SSH (p<0,05). CONCLUSÃO: no nosso modelo de CH a SSH atenuou o estresse oxidativo hepático após 6 horas da ressuscitação, assim como induziu a recuperação da função e demonstrou menor dano ao parênquima hepático.

O Diabetes Mellitus é uma síndrome metabólica caracterizada por hiperglicemia crônica e, esta por sua vez, contribui para o desenvolvimento das complicações secundárias freqüentemente observadas nos pacientes diabeticos. O estresse oxidativo decorrente dessa hiperglicemia é um dos principais fatores envolvidos na fisiopatologia dessas complicações. Vários estudos comprovam o efeito nocivo in vivo e in vitro de concentrações altas de glicose sobre diferentes tecidos e órgãos. Enzimas sulfidrílicas como δ-aminolevulinato desidratase (δ-ALAD), lactato desidrogenase (LDH) e succinato desidrogenase (SDH), são altamente sensíveis a elementos pró-oxidantes. Uma freqüente coexistência entre Diabetes mellitus e porfiria tem sido observada em humanos e em animais experimentais, o que pode estar ligado à inibição da δ-ALA-D observada em diabéticos. Este estudo tem como objetivos induzir estresse oxidativo in vivo com exercício físico intenso ou dieta contendo altos níveis de sacarose e in vitro e com altas concentrações de açúcares redures e avaliar seus efeitos sobre os níveis de lipoperoxidação, fragilidade osmótica dos eritrócitos, atividade de enzimas antioxidantes (catalase e superóxido dismutase) e enzimas sulfidrílicas (δ-ALA-D, LDH e SDH), verificar o efeito de um antioxidante seleno-orgânico (ebselen) e a suplementação de selênio sobre a atividade destas enzimas, bem como avaliar o possível papel terapêutico do ebselen sobre a fragilidade osmótica dos eritrócitos. Os resultados obtidos neste estudo demonstram que eritrócitos de pessoas com diabetes descontrolado são mais sensíveis ao choque osmótico que eritrócitos de pacientes com diabetes controlado e eritrócitos de pessoas saudáveis. Além disso, uma função protetora do ebselen contra a fragilidade osmótica, indica que eritrócitos de pessoas com diabetes descontrolada estão expostos a um aumento na produção de radicais livres in vivo. O ebselen também apresentou propriedade de inibir a glicação in vitro. O exercício físico intenso associado à deficiência de selênio, é capaz de diminuir a atividade das enzimas sulfidrílicas. No entanto, exercício físico moderado de menor intensidade melhora a sencibilidade à insulina em camundongos com resistência à insulina, previne contra fatores nocivos comumente encontrados no diabetes como ganho de peso corporal e acúmulo de gordura abdominal não é capaz de afetar atividade da -ALA-D. Através dos 2 modelos experimentais utilizados, modelo de indução de peroxidação lipídica em eritrócitos incubados com concentrações elevadas de açúcares redutores in vitro e modelo de indução de resistência à insulina em animais treinados e sedentários, pode-se concluir que: A incubação de eritrócitos in vitro com altas concentrações de glicose ou frutose leva a um aumento na lipoperoxidação e contribui para a diminuição da atividade de enzimas tiólicas provavelmente por oxidação dos seus grupos –SH. O exercício físico associado com baixos níveis de selênio na dieta prejudica a atividade de enzimas tiólicas como -ALA-D e SDH. O exercício físico de intensidade moderada aumenta a sensibilidade à insulina em camundongos com resistência à insulina induzida pela dieta com sacarose e previne contra o ganho de peso corporal e aumento do índice de gordura abdominal.

Etapas do desenvolvimento ontogenético cerebral, incluindo proliferação e migração, etapas de crescimento cerebral e mielinização, astrocitogênese e morte celular programada são alteradas pela desnutrição protéica. O SNC (Sistema Nervoso Central) é particularmente suscetível aos insultos oxidativos. As defesas antioxidantes são dependentes do conteúdo de glutationa e as vias metabólicas envolvidas nesta manutenção contam com o suporte dos astrócitos (principalmente a captação de glutamato e a síntese de glutamina), especialmente durante o desenvolvimento. O presente trabalho avaliou marcadores gliais, por meio do imunoconteúdo da GFAP (proteína glial fibrilar acídica) e S100B em córtex cerebral, hipocampo, cerebelo e líquor, bem como o conteúdo de glutationa, atividade da glutamina sintetase e captação de glutamato de ratos expostos à desnutrição protéica pré e pós-natal (grupo controle: 25% caseína e grupo desnutrido: 7% de caseína) aos 2, 15 e 60 dias pós-natal. Foram avaliados também alguns parâmetros de estresse oxidativo. Em ratos desnutridos foi encontrado aumento do imunoconteúdo da GFAP todas as regiões estudadas aos 2 dias, mas houve significativa redução de GFAP em hipocampo e cerebelo aos 15 dias. O aumento de S100B foi também observado em todas as regiões aos 2 dias pós-natal. Não foram encontradas mudanças no conteúdo de GFAP e S100B em ratos desnutridos aos 60 dias. Entretanto, no líquor, os níveis de S100B, permaneceram elevados aos 60 dias. Os resultados deste trabalho indicam precoce astrogliogênese ao nascimento e um atraso da astrogliogênse pós-natal induzida pela restrição protéica. Alterações astrocíticas específicas em hipocampo e cerebelo enfatizam a vulnerabilidade das regiões do SNC ao insulto nutricional. Estas alterações foram transitórias, mas o elevado nível extracelular de S100B em animais adultos sugerem a suscetibilidade ao dano. Embora o perfil ontogenético de glutationa do grupo desnutrido tenha sido similar ao grupo controle, os desnutridos apresentaram níveis significativamente mais baixos aos 2 e 15 dias. Além disso, a atividade da glutationa peroxidase e reatividade antioxidante total foram reduzidas em ratos desnutridos aos 2 dias. O aumento da atividade da glutamina sintetase e a redução na captação de glutamato foram também encontrados nos ratos desnutridos. Estas alterações indicam mudanças no metabolismo dos astrócitos, sugerindo aumento da vulnerabilidade a excitotoxicidade e/ou dano oxidativo. Em animais de 60 dias, a desnutrição alterou alguns parâmetros de estresse oxidativo, como o aumento da lipoperoxidação em cerebelo e córtex cerebral e uma redução dos conteúdos tirosina e triptofano em todas as estruturas estudadas, indicando dano em macromoléculas. Assim, a recuperação de alterações nos parâmetros metabólicos, observadas na vida adulta, apesar da continuidade do insulto nutricional, não exclui o aumento do dano oxidativo em lipídios e proteínas.

Vários estudos mostram que exposição ao estresse crônico induz alterações na nocicepção. Essas alterações são dependentes de vários fatores. Por exemplo, há diversos trabalhos que sugerem que hormônios gonadais, incluindo o estradiol, possam modular respostas nociceptivas em diferentes fases do ciclo estral em ratas. Os efeitos sobre as respostas nociceptivas induzidas por estresse e por estradiol possivelmente envolvem mudanças neuroquímicas em regiões do sistema nervoso central, como a medula espinhal. O glutamato é de fundamental importância na sinalização nociceptiva. Além disso, a transmissão glutamatérgica poder ser regulada por hormônios do estresse e estradiol, e seu desequilíbrio pode induzir um estado de estresse oxidativo. Partindo do exposto acima, nosso objetivo foi (1) avaliar o envolvimento do estresse repetido e da reposição com estradiol em ratas ovariectomizadas sobre a nocicepção, utilizando a medida da latência de retirada de cauda antes e após a exposição a sabores palatáveis (doce) e não palatáveis (ácido); (2) avaliar o envolvimento do estresse crônico e da reposição com estradiol em ratas ovariectomizadas sobre a liberação e captação de glutamato em sinaptossomas de medula espinhal; e (3) avaliar o envolvimento do estresse crônico e da reposição com estradiol em ratas ovariectomizadas sobre parâmetros de estresse oxidativo. Primeiro, ratas Wistar foram ovariectomizadas (OVX) e divididas em 2 grupos: com reposição de estradiol e veículo (óleo de girassol), e então subdivididas em 2 grupos: submetidas ao estresse crônico (contenção durante 40 dias, 5 dias/semana, 1h/dia), e controles (sem estresse), resultando nos seguintes grupos experimentais: CO (controle-óleo); CH (controle-hormônio); EO (estresse-óleo) e EH (estresse-hormônio). Após o período de estresse crônico foi avaliada a medida da latência de retirada de cauda (basal) e após a exposição aos sabores doce (Froot Loops) e ácido (ácido acético 5%). Verificamos que houve interação entre o tratamento com estradiol e a exposição ao sabor doce, aumentando o limiar nociceptivo, porém não houve diferença na medida da latência basal. Houve efeito do ácido aumentando o limiar nociceptivo em todos os grupos e houve interação significativa entre o estresse crônico e a exposição ao ácido, potencializando o aumento do limiar nociceptivo nos grupos estressados. Vinte e quatro h após a última sessão de estresse as ratas foram decapitadas e a medula espinhal dissecada, sendo verificado a captação de liberação de glutamato em sinaptossomas. Houve um aumento da captação de glutamato nas ratas com reposição de estradiol e uma diminuição nos animais submetidos ao estresse crônico. Observou-se também um aumento da expressão dos transportadores de glutamato analisados por western blot (GLAST, GLT1 e EAAC1) no grupo EO, sem efeito do estresse sobre a expressão desses transportadores. Não houve diferença significativa na liberação de glutamato. No que concerne a avaliação do estresse oxidativo, houve uma diminuição do potencial antioxidante total (TRAP) e um aumento da atividade da superóxido dismutase (SOD) naqueles animais submetidos ao estresse crônico (EO e EH). Além disso, os grupos com reposição de estradiol (CH e EH) apresentaram uma diminuição da atividade da enzima glutationa peroxidase (GPx). Não houve diferença na lipoperoxidação analisada pelo teste de TBARS. Os resultados acima sugerem que o estradiol module a resposta nociceptiva ao sabor doce. O ácido acético foi capaz de induzir antinocicepção, e esse efeito foi potencializado pelo estresse. Os resultados sobre a captação de glutamato sugerem um possível efeito neuroprotetor da reposição com estradiol, aumentando a captação de glutamato pela diminuição de seus transportadores. Em contraste, o estresse crônico diminui a captação de glutamato. Além disso, o estresse crônico diminuiu defesas antioxidantes e aumenta a atividade da enzima SOD, talvez por um aumento da formação de íons superóxidos. Com isso, tanto a exposição ao estresse crônico como o tratamento de reposição de estradiol parecem induzir mecanismos plásticos na medula espinhal.

Novos tratamentos para a esquizofrenia são desejados devido a baixa resposta terapeutica dos fármacos atuais. Através de revisão sistemática da literatura e estudos anteriores realizados pelo Programa de Demências e Esquizofrenias da UFRGS, os adamantanos (memantina e amantadina), vêm mostrando-se como moléculas promissoras principalmente para pacientes refratários aos uso convencional de neurolépticos. Inicialmente são abordados os principais mecanismos neurobiológicos e fármacológicos possivelmente responsáveis pelo funcionamento da amantadina no cérebro dos pacientes tratados. O primeiro destes estudos realizados teve como objetivo avaliar o uso da amantadina em pacientes gravemente enfermos em episodio catatônico, que não foram candidatos ao tratamento através de eletroconvulsoterapia por restrição familiar. A amantadina foi capaz de, em altas doses, reverter a maioria destes quadros. Em outra fase da tese, foi realizado tratamento de ratos Wistar com amantadina, em um modelo animal de esquizofrenia. A amantadina foi capaz de reverter parcialmente os sintomas esquizofreniformes causados pelo modelo de cetamina, apesar do aumento de atividade dos complexos mitocondriais. Tambem foi realizado um estudo piloto do uso de amantadina para pacientes com esquizofrenia e predominio de sintomas negativos, como boa resposta dos pacientes selecionados. Este estudo inicial deu origem a um ensaio duplo cego randomizado controlado com placebo, que atualmemente esta em curso, com previsão de término em 2012. Como conclusões temos que a amantadina mostra-se um fármaco de propriedades únicas, que deve ser melhor investigada, tendo um papel importante para um grupo de pacientes que são refratários às medicações mais clássicas, sendo uma esperança futura para prevenir a degeneração neuronal e curso para demência nestes indivíduos refratários. / New treatments for schizophrenia are desired due to poor therapeutic response to drugs in current use. A systematic review of the literature and previous studies of our group at UFRGS discovered that the adamantanes (amantadine and memantine), are promising molecules, mainly for patients refractory to conventional use of neuroleptics. Initially in this thesis we explain the neurobiological and pharmacological mechanisms that may be responsible for the mechanism of actyon of amantadine in the brain. In the first of these studies, the objective was to evaluate the use of amantadine in critically ill patients in catatonic episode, which were not candidates for electroconvulsive treatment. Amantadine was able to reverse most of these catatonic episodes. In another phase of the thesis, we conducted a trial in Wistar rats treated with amantadine, in an animal model of schizophrenia. The Amantadina was able to partially reverse the symptoms caused by ketamine, despite an increase in mitochondrial complexes, with the significance remains unclear. It was also carried out a pilot study of the use of amantadine in patients with schizophrenia and predominantly negative symptoms, and we achieved a good response of selected patients. This initial study led to a double-blind randomized placebo controlled trial which is under way with expected completion in 2012. Finally, our findings have shown that amantadine is a drug of unique properties that should be better investigated because it has an important role in a group of patients who are refractory to more traditional medications. Amantadine could also be a future hope to prevent neuronal degeneration and a course for dementia in these refractory patients.

β–alanina é um β-aminoácido derivado da degradação da pirimidina uracila. Em altas concentrações desenvolve uma desordem muito rara da via de degradação das pirimidinas, conhecida como β–alaninemia. O acúmulo do β–aminoácido pode causar consequências bioquímicas como: depleção dos níveis de taurina, aumento de espécies reativas e excreção aumentada de GABA. Essas alterações levam a um distúrbio no desenvolvimento neurológico, contribuindo para a patologia da doença. A β–alanina também é utilzada como suplemento nutricional por atletas visando melhor desempenho físico. Em nosso estudo avaliamos o efeito in vitro e in vivo da β–alanina sobre alguns parâmetros de estresse oxidativo em córtex cerebral e cerebelo de ratos Wistar de 21 dias de idade. Os animais receberam três injeções subcutâneas de β–alanina (300 mg/Kg de peso corporal) e os controles receberam o mesmo volume de solução salina (NaCl 0.85%) em intervalos de três horas. Nos experimentos in vitro verificamos a influência de diferentes concentrações de β–alanina (0,5 e 1.0 mM), onde observamos que o β–aminoácido possui capacidade de alterar a homeostasia das enzimas antioxidantes CAT e SOD, pois em ambos tecidos estudados a atividades da CAT foi inibida e da SOD aumentada na concentração mais alta (1,0 mM). Verificamos que a β–alanina in vitro diminui a oxidação do DCFH em cerebelo e aumenta o conteúdo total de GSH em cortéx cerebral, não alterando os outros parâmetros analisados, entretanto, não foi o observado na administração aguda de β–alanina. Nos experimentos in vivo observamos que o DCFH juntamente com o conteúdo total de tióis aumentaram nos dois tecidos estudados. Não observamos diferença significativa quanto aos níveis de GSH e TBARS. O mecanismo de ação da β–alanina sobre a atividade das enzimas antioxidantes foi diferente nos dois experimentos, pois no modelo agudo a atividade da CAT aumentou, no entanto, a atividade da SOD foi inibida pela β–alanina em cortéx cerebral e cerebelo. Portanto, observamos que a β–alanina altera a atividade das enzimas antioxidantes, aumentando com isso o conteúdo de espécies reativas e gerando possivelmente estresse oxidativo. Esses achados podem contribuir em partes com as alterações neurológicas encontrada em pacientes com β–alaninemia. Além disso, os possíveis efeitos secundários da suplementação nutricional de β-alanina necessitam de mais atenção. / β–alanine is an β-amino acid derived from the degradation of pyrimidine uracil. In high concentrations develops a very rare disorder of pyrimidine degradation pathway, known as β-alaninemia. The accumulation of β-amino acid can cause biochemical consequences such as: depletion of taurine levels, increase of reactive species and increased excretion of GABA. These conditions may cause neurological disturbances, contributing to the pathology of the disease. The β-alanine is also used as a nutritional supplement by athletes seeking to improve physical performance. In this study we evaluated the in vitro and in vivo effects of β-alanine on some parameters of oxidative stress in cerebral cortex and cerebellum of 21-day-old rats. The animals received three peritoneal injections of β-alanine (300 mg /Kg of body weight) and the controls received the same volume of saline solution (NaCl 0.85%) at 3 hours intervals. In vitro experiments verified the influence of different concentrations of β-alanine (0.5 and 1.0 mM), where we observe that the β-amino acid has the ability to alter the homeostasis of enzymes SOD and CAT antioxidant, since in both tissues studied was inhibited activities of CAT and SOD increased at the highest concentration (1.0 mM). We found that the in vitro β-alanine decreases the oxidation of DCFH in cerebellum and increases the total content of GSH in cerebral cortex, without altering other parameters, however, was not observed in the acute administration of β-alanine. In vivo experiments we observed that the DCFH along with the entire content of thiols increased in both tissues studied. No significant difference in the levels of GSH and TBARS. The mechanism of action of β-alanine on the activity of the antioxidant enzymes was different in the two experiments, in acute model of CAT activity increased, however, SOD activity was inhibited by β-alanine in cerebral cortex and cerebellum. Therefore, we found that β-alanine alters the activity of enzymes antioxidants, thus increasing the content of reactive species and possibly generating oxidative stress. These findings may in part contribute to the neurological alterations found in patients with β-alaninemia. Besides, possible side effects of the nutritional supplementation of β-alanine need more attention.

Prolina (Pro) é metabolizada por suas próprias enzimas especializadas com seus próprios mecanismos de regulação e localizações teciduais e subcelulares. Foram descritos erros inatos no metabolismo da Pro em seres humanos. A Hiperprolinemia tipo II é uma doença hereditária causada por uma deficiência de Δ1-pirrolino-5-carboxilato desidrogenase, cuja característica bioquímica é a acumulação de Pro no plasma e tecidos causando diversos problemas, incluindo dano cerebral em alguns pacientes. Vários investigadores demonstram a Pro como uma fonte de espécies reativas de oxigênio (EROs) e uma relação entre uma concentração elevada de Pro e sintomas neurológicos tem sido demonstrada em pacientes com HPII. Uma vez que as mitocôndrias constituem uma fonte importante de EROs, investigou-se a geração de EROs mediada por Pro em mitocôndrias de fígado de rato. Os resultados sugeriram que uma função normal do complexo III da cadeia transportadora de elétrons (CTE) parece ser essencial para a toxicidade da Pro, enquanto que a atividade dos complexos I e IV, e presença Ca+2, aparentemente, não são necessárias. Como existe uma escassez de informações sobre as funções da Pro no crescimento e desenvolvimento do feto e recém-nascido, bem como uma falta de novas estratégias terapêuticas, também investigamos a ação do piruvato e de creatina sobre os efeitos desencadeados pela administração crônica de Pro em ratas durante a gravidez e lactação sobre o cérebro da prole. administração de Pro nas mães induziu estresse oxidativo e diminuiu as atividades da piruvato quinase e creatina quinase no cérebro da prole. No entanto, a co-administração de creatina e piruvato preveniram apenas parcialmente as alterações causadas pela administração de Pro. / Proline (Pro) is metabolized by its own specialized enzymes with their own tissue and subcellular localizations and mechanisms of regulation. Inborn errors of Pro metabolism have been described. Type II Hyperprolinemia is an inherited disorder caused by a deficiency of Δ1-pyrroline- 5-carboxilic acid dehydrogenase, whose biochemical hallmark is Pro accumulation in plasma and tissues causing several problems including cerebral damage in some affected patients. Several investigators have shown that Pro is a source of reactive oxygen species (ROS) and a relationship between a high concentration of Pro and neurological symptoms has been demonstrated in patients with HPII. Since mitochondria constitute a major source of ROS, we investigated the generation of Pro-mediated ROS by Pro in rat liver mitochondria. We found that a normal function of complex III of the electron transport chain (ETC) seems to be essential for Pro toxicity, whereas activity of complexes I and IV and Ca+2 presence apparently are not required. Because there is a paucity of information about roles for Pro in growth and development of the fetus and neonate, as well as a lack on new therapeutic strategies, we also investigated the action of pyruvate and creatine on the effects elicited by chronic Pro administration to female rats during pregnancy and lactation on the offspring brain. We found that Pro administration to the mothers induced oxidative stress and diminished the pyruvate kinase and creatine kinase activities in the brain of the offspring. However, co-administration of creatine plus pyruvate did not fully prevented the alterations caused by Pro administration.

A homocistinúria é um erro inato do metabolismo dos aminoácidos causado na maioria dos casos pela deficiência na atividade da enzima cistationina-β-sintase. Como resultado da deficiência enzimática, ocorre acúmulo de homocisteína (Hcy) e metionina nos fluidos biológicos, o que leva a uma variedade de manifestações clínicas, envolvendo muitos órgãos e tecidos, mas principalmente os olhos, os ossos, o sistema cardiovascular e o sistema nervoso central. Como demonstrado por estudos em pacientes e em modelos animais, o estresse oxidativo pode estar envolvido na fisiopatologia de vários erros inatos do metabolismo. Essa condição pode ser causada por uma produção aumentada de espécies reativas, por uma falha nas defesas antioxidantes ou por ambos. Como consequência, o dano oxidativo às biomoléculas é gerado. Estudos em modelos animais demonstram que há uma relação entre Hcy e estresse oxidativo, mas poucos estudos existem avaliando o estresse oxidativo em pacientes portadores de homocistinúria. Dessa forma, o objetivo desse trabalho foi avaliar importantes parâmetros de estresse oxidativo em pacientes homocistinúricos no momento do diagnóstico, em pacientes homocistinúricos em tratamento e em indivíduos saudáveis. Nós verificamos um aumento significativo nos níveis de grupamentos carbonilas e nos níveis de malondialdeído, bem como uma diminuição significativa de grupamentos sulfidrilas e do status antioxidante total no plasma de pacientes homocistinúricos no momento do diagnóstico, em relação aos controles. Pacientes em tratamento apresentaram uma redução significativa do conteúdo de malondialdeído e das concentrações de Hcy e metionina em relação ao grupo diagnóstico. Além disso, foi demonstrada uma correlação significativa negativa entre os níveis de grupamentos sulfidrilas e as concentrações de Hcy e uma correlação significativa positiva entre os níveis de malondialdeído e as concentrações de Hcy. Posteriormente, foram verificados níveis aumentados de dano ao DNA em pacientes homocistinúricos tratados em relação aos controles. Adicionalmente, foi demonstrado pelo estudo in vitro, um efeito concentração dependente da Hcy sobre o dano ao DNA. Avaliados em conjunto, nossos resultados indicam que o estresse oxidativo pode exercer um papel importante na fisiopatologia da homocistinúria e que isso ocorre provavelmente devido às altas concentrações de Hcy encontradas nesses pacientes. Novas abordagens terapêuticas, como o uso de antioxidantes, poderia ser uma alternativa para atingir melhores resultados no tratamento de pacientes homocistinúricos. Além disso, um diagnóstico precoce e, consequentemente, um tratamento precoce, poderia evitar que os pacientes permanecessem por longo tempo submetidos à exposição de altas concentrações de Hcy. / Homocystinuria is an inherited error of metabolism of amino acids caused in most cases by deficiency of cystathionine β-synthase. As result of enzymatic deficiency, occur accumulation of homocysteine (Hcy) and methionine in biological fluids, which leads to a variety of clinical manifestations, involving many organs and tissues, but mainly the eyes, the bones, the cardiovascular system and the central nervous system. As demonstrated by studies involving patients and animal models, the oxidative stress may be involved in pathophysiology of various inherited errors of metabolism. This condition may be caused by an increased production of reactive species, by a fail in antioxidant defense, or both. Consequently, the oxidative damage to biomolecules is generated. Studies in animal models have been shown a relationship between Hcy and oxidative stress, but scarce studies exist evaluating the oxidative stress in homocystinuric patients. Therefore, the aim of this study was to evaluate important parameters of oxidative stress in homocystinuric patients at diagnosis, in homocystinuric patients under treatment and in healthy individuals. We found a significant increase of carbonyl groups and malondialdehyde levels, as well as a reduction of sulfhydryl groups and total antioxidant status in plasma of homocystinuric patients at diagnosis relative to controls. Patients under treatment presented a significant reduction of the content of malondialdehyde, Hcy and methionine concentrations relative to patients at diagnosis. Furthermore, it was demonstrated a significant negative correlation between sulfhydryl group content and Hcy levels and a significant positive correlation between malondialdehyde and Hcy levels. It was demonstrated also increased levels of DNA damage in homocystinuric patients under treatment relative to controls. Additionally, it was verified by in vitro study, a concentration-dependent effect of Hcy on the DNA damage. Taken together, our date indicate that the oxidative stress may play a important role in pathophysiology of homocystinuria, probably due to high Hcy concentrations found in these patients. New therapeutic approaches, as the use of antioxidants, could be an alternative in order to improve the results of therapy in homocystinuric patients. Furthermore, an early diagnosis and, consequently, an early treatment, could avoid that the patients remain for a long time subjected to exposure of high concentrations of Hcy.