A fenilcetonúria (PKU) é o erro inato do metabolismo dos aminoácidos mais comum e caracteriza-se por elevadas concentrações de L-fenilalanina no sangue devido a deficiência da enzima fenilalanina hidroxilase (PAH). A PAH é composta por monômeros divididos em três domínios: de regulação, catalítico e de tetramerização. Os objetivos do presente trabalho foram identificar as mutações no gene PAH responsáveis por PKU em pacientes do sul do Brasil e analisar o comportamento da PAH nas formas de monômero, dímero e tetrâmero. A amostra foi composta por 44 pacientes não aparentados. As mutações comuns foram analisadas por PCR em tempo real (sistema TaqMan®) e através de análise por RFLP. Os pacientes que, após a triagem para as mutações comuns, não tiveram seu alelos mutantes definidos, foram submetidos ao sequenciamento direto do gene PAH. Um modelo do monômero da PAH foi construído através do programa Modeller 9v7 para as análises in silico. A montagem do dímero e do tetrâmero da enzima foi realizada no programa PyMOL 1.1 e a simulação de DM coarse-grained pelo pacote de programas GROMACS 4.0. A aplicação conjunta das técnicas para identificação de mutações no gene PAH permitiu a definição de 83 alelos mutantes (94,3%) do total de 88 alelos estudados e a identificação do genótipo de 40 (90,9%) dos 44 pacientes incluídos neste trabalho. Os resultados obtidos contribuem com o perfil de mutações na população do sul do Brasil e indicam que o mesmo é representado por poucas mutações frequentes e um número maior de mutações raras. O perfil da trajetória dos monômeros durante a simulação nas estruturas propostas é diferente, principalmente pelo comportamento das α-hélices envolvidas na oligomerização da proteína. A α-hélice no monômero sofre compactação ao núcleo da proteína. A α-hélice no dímero apresenta alta flexibilidade mostrando que apenas duas α- hélices coordenadas não parecem suficientes para imobilizar este sistema e torná-lo rígido e estável, o que é observado na simulação da estrutura tetramérica quando quatro α-hélices estão coordenadas. Assim, mutações que impeçam a oligomerização da proteína podem formar estruturas mais instáveis que, como observado no monômero livre, podem iniciar um processo de agregação e serem enviadas a degradação rápida ou, somente por não atingirem conformação adequada, sejam encaminhadas a esta rota. Ambos aspectos abordados nesse trabalho contribuem para o melhor conhecimento do metabolismo normal e das alterações hereditárias relacionadas a fenilalanina hidroxilase. / Phenylketonuria (PKU), the most common inborn error of amino acids metabolism, is characterized by high levels of L-phenylalanine in blood due to deficiency of the enzyme phenylalanine hydroxylase (PAH). The PAH consists of monomers divided into three domains: regulatory, catalytic, and tetramerization. The aims of this study were to identify mutations in the PAH gene responsible for PKU in patients from South Brazil and to analyze the behavior of PAH as monomer, dimer, and tetramer. The sample for in vitro analyzes was composed by 44 unrelated patients. Common mutations were analyzed by qualitative Real time PCR (TaqMan® system) and by RFLP analysis. Patients with undefined mutant alleles after the screening for common mutations were submitted to direct DNA sequencing of the PAH gene. For in silico analyses a model of the PAH monomer was built through Modeller 9v7 program. The assembly of PAH dimer and tetramer was performed by PyMOL 1.1 program and the simulation of MD coarse-grained by package GROMACS 4.0. The combined approach for identifying mutations in the PAH gene identified of 83 mutant alleles (94.3%) of a total of 88 alleles and genotypes were defined in 40 (90.9%) of the 44 patients included in this work. Results show mutation profile where few mutations were present in the majority of mutant alleles while the remaining ones were rare sequence alterations. Considering in silico analyses, monomers trajectory profile of the monomers during the simulation in the proposed structures was different mainly by the behavior of α-helices involved in protein oligomerization. The α- helix in the monomer undergoes compression toward the protein core. The dimer α-helix presents high flexibility showing that only two α-helices coordinated do not seem to be sufficient to immobilize this system and make it rigid and stable, which is observed in simulation of the tetrameric structure when four α-helices are coordinated. Thus, mutations that prevent protein oligomerization can form these unstable structures in a higher level and they may initiate an aggregation process and be rapidly degraded or be conducted to this route by failing to achieve proper conformation. Both aspects addressed in this work contribute for a wider knowledge of normal metabolism and inherited alterations related to phenylalanine hydroxylase.

A fenilcetonúria (PKU) é o erro inato do metabolismo dos aminoácidos mais comum e caracteriza-se por elevadas concentrações de L-fenilalanina no sangue devido a deficiência da enzima fenilalanina hidroxilase (PAH). A PAH é composta por monômeros divididos em três domínios: de regulação, catalítico e de tetramerização. Os objetivos do presente trabalho foram identificar as mutações no gene PAH responsáveis por PKU em pacientes do sul do Brasil e analisar o comportamento da PAH nas formas de monômero, dímero e tetrâmero. A amostra foi composta por 44 pacientes não aparentados. As mutações comuns foram analisadas por PCR em tempo real (sistema TaqMan®) e através de análise por RFLP. Os pacientes que, após a triagem para as mutações comuns, não tiveram seu alelos mutantes definidos, foram submetidos ao sequenciamento direto do gene PAH. Um modelo do monômero da PAH foi construído através do programa Modeller 9v7 para as análises in silico. A montagem do dímero e do tetrâmero da enzima foi realizada no programa PyMOL 1.1 e a simulação de DM coarse-grained pelo pacote de programas GROMACS 4.0. A aplicação conjunta das técnicas para identificação de mutações no gene PAH permitiu a definição de 83 alelos mutantes (94,3%) do total de 88 alelos estudados e a identificação do genótipo de 40 (90,9%) dos 44 pacientes incluídos neste trabalho. Os resultados obtidos contribuem com o perfil de mutações na população do sul do Brasil e indicam que o mesmo é representado por poucas mutações frequentes e um número maior de mutações raras. O perfil da trajetória dos monômeros durante a simulação nas estruturas propostas é diferente, principalmente pelo comportamento das α-hélices envolvidas na oligomerização da proteína. A α-hélice no monômero sofre compactação ao núcleo da proteína. A α-hélice no dímero apresenta alta flexibilidade mostrando que apenas duas α- hélices coordenadas não parecem suficientes para imobilizar este sistema e torná-lo rígido e estável, o que é observado na simulação da estrutura tetramérica quando quatro α-hélices estão coordenadas. Assim, mutações que impeçam a oligomerização da proteína podem formar estruturas mais instáveis que, como observado no monômero livre, podem iniciar um processo de agregação e serem enviadas a degradação rápida ou, somente por não atingirem conformação adequada, sejam encaminhadas a esta rota. Ambos aspectos abordados nesse trabalho contribuem para o melhor conhecimento do metabolismo normal e das alterações hereditárias relacionadas a fenilalanina hidroxilase. / Phenylketonuria (PKU), the most common inborn error of amino acids metabolism, is characterized by high levels of L-phenylalanine in blood due to deficiency of the enzyme phenylalanine hydroxylase (PAH). The PAH consists of monomers divided into three domains: regulatory, catalytic, and tetramerization. The aims of this study were to identify mutations in the PAH gene responsible for PKU in patients from South Brazil and to analyze the behavior of PAH as monomer, dimer, and tetramer. The sample for in vitro analyzes was composed by 44 unrelated patients. Common mutations were analyzed by qualitative Real time PCR (TaqMan® system) and by RFLP analysis. Patients with undefined mutant alleles after the screening for common mutations were submitted to direct DNA sequencing of the PAH gene. For in silico analyses a model of the PAH monomer was built through Modeller 9v7 program. The assembly of PAH dimer and tetramer was performed by PyMOL 1.1 program and the simulation of MD coarse-grained by package GROMACS 4.0. The combined approach for identifying mutations in the PAH gene identified of 83 mutant alleles (94.3%) of a total of 88 alleles and genotypes were defined in 40 (90.9%) of the 44 patients included in this work. Results show mutation profile where few mutations were present in the majority of mutant alleles while the remaining ones were rare sequence alterations. Considering in silico analyses, monomers trajectory profile of the monomers during the simulation in the proposed structures was different mainly by the behavior of α-helices involved in protein oligomerization. The α- helix in the monomer undergoes compression toward the protein core. The dimer α-helix presents high flexibility showing that only two α-helices coordinated do not seem to be sufficient to immobilize this system and make it rigid and stable, which is observed in simulation of the tetrameric structure when four α-helices are coordinated. Thus, mutations that prevent protein oligomerization can form these unstable structures in a higher level and they may initiate an aggregation process and be rapidly degraded or be conducted to this route by failing to achieve proper conformation. Both aspects addressed in this work contribute for a wider knowledge of normal metabolism and inherited alterations related to phenylalanine hydroxylase.

A fenilcetonúria (PKU) é o erro inato do metabolismo dos aminoácidos mais comum e caracteriza-se por elevadas concentrações de L-fenilalanina no sangue devido a deficiência da enzima fenilalanina hidroxilase (PAH). A PAH é composta por monômeros divididos em três domínios: de regulação, catalítico e de tetramerização. Os objetivos do presente trabalho foram identificar as mutações no gene PAH responsáveis por PKU em pacientes do sul do Brasil e analisar o comportamento da PAH nas formas de monômero, dímero e tetrâmero. A amostra foi composta por 44 pacientes não aparentados. As mutações comuns foram analisadas por PCR em tempo real (sistema TaqMan®) e através de análise por RFLP. Os pacientes que, após a triagem para as mutações comuns, não tiveram seu alelos mutantes definidos, foram submetidos ao sequenciamento direto do gene PAH. Um modelo do monômero da PAH foi construído através do programa Modeller 9v7 para as análises in silico. A montagem do dímero e do tetrâmero da enzima foi realizada no programa PyMOL 1.1 e a simulação de DM coarse-grained pelo pacote de programas GROMACS 4.0. A aplicação conjunta das técnicas para identificação de mutações no gene PAH permitiu a definição de 83 alelos mutantes (94,3%) do total de 88 alelos estudados e a identificação do genótipo de 40 (90,9%) dos 44 pacientes incluídos neste trabalho. Os resultados obtidos contribuem com o perfil de mutações na população do sul do Brasil e indicam que o mesmo é representado por poucas mutações frequentes e um número maior de mutações raras. O perfil da trajetória dos monômeros durante a simulação nas estruturas propostas é diferente, principalmente pelo comportamento das α-hélices envolvidas na oligomerização da proteína. A α-hélice no monômero sofre compactação ao núcleo da proteína. A α-hélice no dímero apresenta alta flexibilidade mostrando que apenas duas α- hélices coordenadas não parecem suficientes para imobilizar este sistema e torná-lo rígido e estável, o que é observado na simulação da estrutura tetramérica quando quatro α-hélices estão coordenadas. Assim, mutações que impeçam a oligomerização da proteína podem formar estruturas mais instáveis que, como observado no monômero livre, podem iniciar um processo de agregação e serem enviadas a degradação rápida ou, somente por não atingirem conformação adequada, sejam encaminhadas a esta rota. Ambos aspectos abordados nesse trabalho contribuem para o melhor conhecimento do metabolismo normal e das alterações hereditárias relacionadas a fenilalanina hidroxilase. / Phenylketonuria (PKU), the most common inborn error of amino acids metabolism, is characterized by high levels of L-phenylalanine in blood due to deficiency of the enzyme phenylalanine hydroxylase (PAH). The PAH consists of monomers divided into three domains: regulatory, catalytic, and tetramerization. The aims of this study were to identify mutations in the PAH gene responsible for PKU in patients from South Brazil and to analyze the behavior of PAH as monomer, dimer, and tetramer. The sample for in vitro analyzes was composed by 44 unrelated patients. Common mutations were analyzed by qualitative Real time PCR (TaqMan® system) and by RFLP analysis. Patients with undefined mutant alleles after the screening for common mutations were submitted to direct DNA sequencing of the PAH gene. For in silico analyses a model of the PAH monomer was built through Modeller 9v7 program. The assembly of PAH dimer and tetramer was performed by PyMOL 1.1 program and the simulation of MD coarse-grained by package GROMACS 4.0. The combined approach for identifying mutations in the PAH gene identified of 83 mutant alleles (94.3%) of a total of 88 alleles and genotypes were defined in 40 (90.9%) of the 44 patients included in this work. Results show mutation profile where few mutations were present in the majority of mutant alleles while the remaining ones were rare sequence alterations. Considering in silico analyses, monomers trajectory profile of the monomers during the simulation in the proposed structures was different mainly by the behavior of α-helices involved in protein oligomerization. The α- helix in the monomer undergoes compression toward the protein core. The dimer α-helix presents high flexibility showing that only two α-helices coordinated do not seem to be sufficient to immobilize this system and make it rigid and stable, which is observed in simulation of the tetrameric structure when four α-helices are coordinated. Thus, mutations that prevent protein oligomerization can form these unstable structures in a higher level and they may initiate an aggregation process and be rapidly degraded or be conducted to this route by failing to achieve proper conformation. Both aspects addressed in this work contribute for a wider knowledge of normal metabolism and inherited alterations related to phenylalanine hydroxylase.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Ciências da Saúde, Departamento de Nutrição, Programa de Pós-Graduação em Nutrição Humana, 2014. / Submitted by Jaqueline Ferreira de Souza (jaquefs.braz@gmail.com) on 2014-11-20T15:32:26Z No. of bitstreams: 1 2014_AnaClaudiaMarquimFirmodeAraujo_Parcial.pdf: 136250 bytes, checksum: ba00c8ba05fb025625f3dd14c3a7222b (MD5) / Approved for entry into archive by Patrícia Nunes da Silva(patricia@bce.unb.br) on 2014-11-26T10:50:32Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_AnaClaudiaMarquimFirmodeAraujo_Parcial.pdf: 136250 bytes, checksum: ba00c8ba05fb025625f3dd14c3a7222b (MD5) / Made available in DSpace on 2014-11-26T10:50:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_AnaClaudiaMarquimFirmodeAraujo_Parcial.pdf: 136250 bytes, checksum: ba00c8ba05fb025625f3dd14c3a7222b (MD5) / Na terapia nutricional da fenilcetonúria (PKU) o elemento chave do tratamento é uma alimentação com baixo teor de fenilalanina (Phe), que deve ser mantida por toda a vida. O conhecimento sobre o teor de Phe dos alimentos é essencial para a prescrição da dieta. A Tabela de Conteúdo de Fenilalanina em Alimentos, construída pela Agência Nacional de Vigilância Sanitária (TCFA/ANVISA), visa suprir a carência de dados sobre o teor de Phe em alimentos em tabelas brasileiras de composição de alimentos. O objetivo deste estudo foi comparar criticamente os teores de proteínas e de Phe de vegetais in natura disponíveis na TCFA/ANVISA (Brasil) e em oito Tabelas de Composição de Alimentos (TCAs) estrangeiras, de forma a avaliar a aplicabilidade das informações contidas nessas tabelas para a elaboração da dieta dos pacientes fenilcetonúricos. Testes estatísticos (teste de Wilcoxon e correlação de Spearman) foram realizados para analisar a variabilidade dos teores de proteínas e de Phe dos vegetais (16 frutas, 15 verduras, 12 legumes, 12 raízes, bulbos e tubérculos) entre as TCAs. Não foram evidenciadas diferenças estatisticamente significativas (p>0,05) entre os resultados de proteínas e de Phe expressos na TCFA/ANVISA (Brasil) e a maior parte das TCAs estrangeiras, com exceção: (a) dos teores de proteínas das verduras entre a TCFA/ANVISA (Brasil) e a tabela FAO-AA (p=0,031); (b) dos teores de Phe das frutas entre a TCFA/ANVISA (Brasil) e a tabela DTU FOOD (Dinamarca) (p=0,046); e (c) dos teores de Phe das verduras, entre a TCFA/ANVISA (Brasil) e as tabelas FAO-AA (p=0,031) e FCNT (Alemanha) (p=0,008). Constatou-se que ao redor de 30% dos vegetais da TCFA/ANVISA (Brasil) devem ser reanalisados devido à elevada dispersão observada nos teores de Phe expressos nas TCAs. Correlação positiva foi observada entre os teores de Phe e de proteínas dos vegetais na maior parte das TCAs, o que sugere ser possível estimar o conteúdo de Phe a partir do conteúdo proteico, utilizando-se as concentrações de 3% a 4% de Phe nas proteínas. As frutas (n=15) incluídas neste estudo apresentaram teores médios de Phe inferiores a 75mg/100g, com exceção do abacate. Dezenove vegetais dos demais grupos também apresentaram teores médios de Phe inferiores a 75mg/100g, o que parece ser um dado importante, uma vez que resultados de estudos clínicos sugerem que esses vegetais podem ser classificados como de consumo livre pelos fenilcetonúricos. / The key element in the dietary treatment of phenylketonuria (PKU) is a low phenylalanine (Phe) diet, which must be maintained throughout life. The knowledge about the content of Phe in foods is essential for prescribing diet. Phenylalanine Content of Food Table, developed by the National Health Surveillance Agency (TCFA/ANVISA), aims to fulfill a data gap on the Phe content of foods in Brazilian food composition tables. The aim of this study was to critically compare the protein and Phe levels of raw vegetables available in TCFA/ANVISA (Brazil) and in eight foreign food composition tables (FCT) in order to evaluate the applicability of the information contained in these tables to elaborate the diet of people with phenylketonuria. Statistical analysis (Wilcoxon test and Spearman correlation) were performed to analyze the variability of the levels of protein and Phe of vegetables (16 fruits, 15 vegetables, 12 legumes, 12 roots, bulbs and tubers) among FCTs. No statistically significant differences (p> 0.05) were observed among the results of protein and Phe expressed in TCFA/ANVISA (Brazil) and most foreign FCTs, except for: (a) the protein content of vegetables between the TCFA/ANVISA (Brazil) and the FAO-AA table (p = 0.031); (b) the levels of Phe of fruits between TCFA/ANVISA (Brazil) and the DTU FOOD table (Denmark) (p = 0.046); and (c) the levels of Phe of vegetables among TCFA/ANVISA (Brazil) and FAO-AA (p = 0.031) and FCNT (Germany) (p = 0.008) tables. It was found that around 30% of vegetables in TCFA/ANVISA (Brazil) should be reanalysed due to the high variability observed in the levels of Phe expressed in the FCTs. It was noticed that protein level was correlated with the content of Phe of vegetables in most of the FCTs. This suggests that it is possible to predict the Phe content based on the protein, assuming that 1g of protein contains 30mg to 40mg of Phe. The mean levels of Phe of 15 fruits included in this study were below 75mg/100g except for avocado. The mean levels of Phe of 19 vegetables from the other groups were also below 75mg/100g. This appears to be an important finding, since the results of clinical studies suggest that these vegetables could be incorporated into the diet of people with phenylketonuria freely.

A fenilcetonuúia (PKU) é uma doença genética de caráter autossômico recessivo causada pela deficiência severa da enzima fenilalanina hidroxilase (PAH), que converte fenilalanina (Phe) em tirosina. O bloqueio desta reação resulta no acúmulo de fenilalanina e de seus metabolitos no plasma e tecidos (1 a 3 mM) e está relacionado com o retardo mental e convulsões apresentados pelos pacientes. A PKU é uma das mais frequentes e estudadas aminoacidopatias, porém a neurofisiopatologia da doença ainda é pouco conhecida. Estudos recentes tanto em pacientes quanto em animais mostraram que o estresse oxidativo pode estar envolvido na fisiopatologia da PKU devido ao acúmulo de metabólitos tóxicos, à excessiva produção de radicais livres e à influência de uma dieta restrita, que é o tratamento indicado para os pacientes fenilcetonúricos mas pode levar à carência de antioxidantes. O ácido lipóico (AL) é considerado um antioxidante ideal, pois interage com outros antioxidantes, induz expressão gênica e reage com espécies reativas específicas. Além disso, o AL pode ser adquirido na própria dieta e passa facilmente a barreira hematoencefálica, e por isso este composto vem sendo estudado no tratamento e prevenção de estresse oxidativo em diversas doenças neurodegenerativas. Assim, o objetivo do trabalho foi avaliar os efeitos do AL sobre a toxicidade da Phe em parâmetros de estresse oxidativo como atividade das enzimas catalase (CAT); superóxido dismutase (SOD); glutationa peroxidase (GSH-Px) e glicose-6-fosfato desidrogenase (G6PDH), conteúdo de substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBA-RS), de tióis totais e de carbonilas formadas. Além disso, avaliar o potencial antioxidante total (TRAP) e a reatividade antioxidante total (TAR), a concentração de glutationa reduzida (GSH), o conteúdo de 2'7'diclorofluoresceína formado (DCF) e a capacidade de eliminar radicais hidroxilas em cérebro de ratos jovens. Para isso foram realizados experimentos com pré-tratamento do AL in vitro e in vivo em um modelo de experimental de PKU. Foi observado que o prétratamento proposto é eficaz para previnir lipoperoxidação, diminuir as defesas antioxidantes enzimáticas e não-enzimáticas, diminuir o coteúdo total de GSH e, ainda, previnir o aumento de radicais gerados pelo acúmulo de Phe no tecido. Mais experimentos precisam ser realizados, porém se os resultados deste trabalho forem observados em pacientes é possível que uma dieta suplementada com AL possa contribuir para o tratamento da PKU. / Phenylketonuria (PKU) is a genetic disease caused by autosomal recessive severe deficiency of phenylalanine hydroxylase (PAH), which converts phenylalanine (Phe) to tyrosine. The blocking of this reaction results in accumulation of phenylalanine and its metabolites in plasma and tissues (1 to 3 mM) and is linked to mental retardation and seizures in affected patients. PKU is one of the most frequent and studied inherited disorder, but the neuropathophysiology of the disease is still poorly known. Recent studies both in patients and in animals have shown that oxidative stress may be involved in the pathophysiology of PKU because of the accumulation of toxic metabolites, the overproduction of free radicals and the influence of a restricted diet, which is indicated for the treatment patients with PKU but may produce antioxidant deficiencies. Lipoic acid (LA) is considered an ideal antioxidant because it interacts with other antioxidants, induces gene expression and reacts with specific reactive species. Moreover, AL can be acquired in the diet and easily cross the blood brain barrier, and so this compound has been studied in the treatment and prevention of oxidative stress in several neurodegenerative diseases. The purpose of this study was to evaluate the effects of LA against the toxicity of Phe on oxidative stress parameters such as the activity of catalase (CAT), superoxide dismutase (SOD), glutathione peroxidase (GSH-Px) and glucose-6-phosphate dehydrogenase (G6PDH), and the content of thiobarbituric acid reactive substances (TBA-RS), total thiol and carbonyl formed. Furthermore, to evaluate the total antioxidant potential (TRAP) and total antioxidant reactivity (TAR), the concentration of reduced glutathione (GSH), the content of 2'7'diclorofluorescein formed (DCF) and the ability to eliminate hydroxyl radical. So, experiments were performed with pre-treatment of AL in vitro and in vivo in brain of young rats subjected to a chemically-induced PKU. It was observed that the proposed pre-treatment is effective to prevent the increase of lipoperoxidation, the reduction of enzymatic and non-enzymatic antioxidant defenses (especially GSH), and also to prevent the increase of radicals generated by the accumulation of Phe in the tissue. More experiments need to be made, but if the results observed in this work were also seen in patients it is possible that a diet supplemented with AL may contribute to the current dietary treatment of PKU.

A fenilcetonuúia (PKU) é uma doença genética de caráter autossômico recessivo causada pela deficiência severa da enzima fenilalanina hidroxilase (PAH), que converte fenilalanina (Phe) em tirosina. O bloqueio desta reação resulta no acúmulo de fenilalanina e de seus metabolitos no plasma e tecidos (1 a 3 mM) e está relacionado com o retardo mental e convulsões apresentados pelos pacientes. A PKU é uma das mais frequentes e estudadas aminoacidopatias, porém a neurofisiopatologia da doença ainda é pouco conhecida. Estudos recentes tanto em pacientes quanto em animais mostraram que o estresse oxidativo pode estar envolvido na fisiopatologia da PKU devido ao acúmulo de metabólitos tóxicos, à excessiva produção de radicais livres e à influência de uma dieta restrita, que é o tratamento indicado para os pacientes fenilcetonúricos mas pode levar à carência de antioxidantes. O ácido lipóico (AL) é considerado um antioxidante ideal, pois interage com outros antioxidantes, induz expressão gênica e reage com espécies reativas específicas. Além disso, o AL pode ser adquirido na própria dieta e passa facilmente a barreira hematoencefálica, e por isso este composto vem sendo estudado no tratamento e prevenção de estresse oxidativo em diversas doenças neurodegenerativas. Assim, o objetivo do trabalho foi avaliar os efeitos do AL sobre a toxicidade da Phe em parâmetros de estresse oxidativo como atividade das enzimas catalase (CAT); superóxido dismutase (SOD); glutationa peroxidase (GSH-Px) e glicose-6-fosfato desidrogenase (G6PDH), conteúdo de substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBA-RS), de tióis totais e de carbonilas formadas. Além disso, avaliar o potencial antioxidante total (TRAP) e a reatividade antioxidante total (TAR), a concentração de glutationa reduzida (GSH), o conteúdo de 2'7'diclorofluoresceína formado (DCF) e a capacidade de eliminar radicais hidroxilas em cérebro de ratos jovens. Para isso foram realizados experimentos com pré-tratamento do AL in vitro e in vivo em um modelo de experimental de PKU. Foi observado que o prétratamento proposto é eficaz para previnir lipoperoxidação, diminuir as defesas antioxidantes enzimáticas e não-enzimáticas, diminuir o coteúdo total de GSH e, ainda, previnir o aumento de radicais gerados pelo acúmulo de Phe no tecido. Mais experimentos precisam ser realizados, porém se os resultados deste trabalho forem observados em pacientes é possível que uma dieta suplementada com AL possa contribuir para o tratamento da PKU. / Phenylketonuria (PKU) is a genetic disease caused by autosomal recessive severe deficiency of phenylalanine hydroxylase (PAH), which converts phenylalanine (Phe) to tyrosine. The blocking of this reaction results in accumulation of phenylalanine and its metabolites in plasma and tissues (1 to 3 mM) and is linked to mental retardation and seizures in affected patients. PKU is one of the most frequent and studied inherited disorder, but the neuropathophysiology of the disease is still poorly known. Recent studies both in patients and in animals have shown that oxidative stress may be involved in the pathophysiology of PKU because of the accumulation of toxic metabolites, the overproduction of free radicals and the influence of a restricted diet, which is indicated for the treatment patients with PKU but may produce antioxidant deficiencies. Lipoic acid (LA) is considered an ideal antioxidant because it interacts with other antioxidants, induces gene expression and reacts with specific reactive species. Moreover, AL can be acquired in the diet and easily cross the blood brain barrier, and so this compound has been studied in the treatment and prevention of oxidative stress in several neurodegenerative diseases. The purpose of this study was to evaluate the effects of LA against the toxicity of Phe on oxidative stress parameters such as the activity of catalase (CAT), superoxide dismutase (SOD), glutathione peroxidase (GSH-Px) and glucose-6-phosphate dehydrogenase (G6PDH), and the content of thiobarbituric acid reactive substances (TBA-RS), total thiol and carbonyl formed. Furthermore, to evaluate the total antioxidant potential (TRAP) and total antioxidant reactivity (TAR), the concentration of reduced glutathione (GSH), the content of 2'7'diclorofluorescein formed (DCF) and the ability to eliminate hydroxyl radical. So, experiments were performed with pre-treatment of AL in vitro and in vivo in brain of young rats subjected to a chemically-induced PKU. It was observed that the proposed pre-treatment is effective to prevent the increase of lipoperoxidation, the reduction of enzymatic and non-enzymatic antioxidant defenses (especially GSH), and also to prevent the increase of radicals generated by the accumulation of Phe in the tissue. More experiments need to be made, but if the results observed in this work were also seen in patients it is possible that a diet supplemented with AL may contribute to the current dietary treatment of PKU.

Dissertação de Mestrado apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Ciências da Saúde da Universidade do Extremo Sul Catarinense, UNESC para obtenção do título de mestrado em Ciências da Saúde. / Phenylalanine (Phe) accumulates in the brain of patients affected by phenylketonuria, a disease caused by a deficiency of phenylalanine hydroxylase activity. Phenylketonuric patients present severe neurologic symptoms. However, the pathophysiological mechanisms of the brain damage are not fully understood yet. It may be postulated that Phe may elicit neurotoxicity. This study aimed to evaluate the genotoxic effect of high concentrations of phenylalanine in the cerebral cortex and peripheral blood of young rats using the Comet Test . In experiment was performed in vivo acute administration of a single subcutaneous injection of Phe ((5.2 μmol/g body weight), p-chlorophenylalanine (p-Cl-Phe) (0.9 μmol/g body weight) , an enzyme inhibitor PHA and Phe in combination with p-Cl-Phe, at the same dosis control group received saline; In vitro and Phe; using the model mimics the fenicetonúria that in animals. One hour after injection of metabolites, the animals were killed and structures were collected. DNA damage was evaluated using Comet Assay, by calculating index of damage (ID) and frequency of damage (FD). We found that the Phe and p-Cl-Phe alone induced DNA damage in vivo and similarly the association of Phe and p-Cl-Phe caused an increase in ID and FD compared to the control group, suggesting that this association induces damage DNA. For in vitro experiments, slices of cerebral cortex and peripheral blood aliquots were incubated in the presence of different concentrations of Phe and absence (control) for 30 min, phenylalanine genotoxic effect exerted leading to the FD and ID values significantly higher the control group in the cerebral cortex did not occur in peripheral blood. Our data provide evidence that DNA damage may be implicated in the pathophysiology of the brain damage observed in patients affected by phenylketonuria. / O acúmulo de fenilalanina (Phe) no cérebro ocorre na fenilcetonúria, doença causa da pela deficiênciada atividade da enzima fenilalanina hidroxilase. Os pacientes fenilcetonúricos apresentam sintomas neurológicos graves. Entretanto os mecanismos fisiopatológicos dos danos cerebrais ainda não são totalmente compreendidos. No entanto, é possível postular que a Phe possa provocar efeitos neurotóxicos. O presente trabalho teve como objetivo avaliar o efeito genotóxico da de altas concentrações fenilalanina em córtex cerebral e sangue periférico de ratos jovens utilizando o Teste Cometa . No experimento em in vivo foi realizada administração aguda de uma única injeção subcutânea de Phe ((5,2 µmol/g de peso corporal) , p-clorofenilalanina (p-Cl-Phe) (0,9 µmol/g de peso corporal) ( um inibidor da enzima PHA) e Phe em associação com p-Cl-Phe; grupo controle recebeu solução salina , e in vitro Phe; utilizando-se um modelo que mimetiza a fenicetonúria em animais. Os animais foram mortos 1 hora após a administraçãodos metabólitos. Os danos ao DNA no córtex cerebral foram analisados através do Ensaio Cometa pela medidado índice dedano(ID) e da frequência de dano (FD). Observamos que a Phe e p-Cl-Phe isoladamente induziram dano ao DNA in vivo e da mesma forma a associação de Phe e p-Cl-Phe causou um aumento no ID e FD em comparaçãoao grupo controle, sugerindo que essa associação induz dano ao DNA. Para os experimentos in vitro, fatias de córtex cerebral e alíquotas de sangue periférico foram incubadas na presença diferentes concentrações de Phe e na ausência (controle) de durante 30 minutos, a fenilalanina exerceu efeito genotóxico levando a com valores de ID e FD significativamente maiores em relação ao grupo controle em córtex cerebral o que não ocorreu em sangue periférico Nossos resultados fornecem evidências de qu edanos no DNA podem contribuir para o entendimento dos sintomas neurológicos observados empacientes afetados porfenilcetonúria.

Made available in DSpace on 2016-08-12T18:48:48Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-10-02. Added 1 bitstream(s) on 2016-08-12T18:51:07Z : No. of bitstreams: 1 000857400_20161029.pdf: 742571 bytes, checksum: 487ad640c375e955b44e53a46dcc2619 (MD5) Bitstreams deleted on 2016-10-31T10:32:36Z: 000857400_20161029.pdf,. Added 1 bitstream(s) on 2016-10-31T10:33:10Z : No. of bitstreams: 1 000857400.pdf: 3598805 bytes, checksum: edaed29b3d2a17a9e87b4d7c4ad65759 (MD5) / Piper arboreum é conhecida por acumular amidas pirrolidínicas com potente atividade antifúngica, antileishimanicida, inseticida entre outros, sendo, portanto, importantes substâncias alvos para estudos biossintéticos. À partir dos extratos das folhas e frutos desta espécie, foram isoladas três amidas pirrolidínicas e dois precursores fenilpropanoídicos, sendo que piperilina foi utilizada como padrão para os estudos biossintéticos. A proposta biossintética para a formação dessas amidas segue uma biossíntese mista, que deriva da via do chiquimato e via do acetato. Unidades C6-C3, condensam-se com malonil-CoA e a ornitina para a produção destes metabólitos. Os estudos biossintéticos foram iniciados com a incorporação de CH313CO2Na em folhas de P. arboreum. Este experimento teve como objetivo estabelecer a biossíntese da extensão final da cadeia lateral das amidas pirrolidínicas em relação ao derivado fenilpropanoídico. A análise por espectrometria de massas confirmou a incorporação do isótopo 13C na piperilina, indicando que a extensão da cadeia ocorre via acetato. Para verificar se a formação do grupo metilenodioxílico ocorre antes ou depois da formação da porção amídica, foram sintetizados os precursores fenilpropanoídicos: o ácido ferúlico e o 3',4'-metilenodioxicinâmico, bem como seus análogos marcados com isótopos estáveis: o ácido[1-OD, 2-D]-ferúlico e o ácido[1-OD, 2-D]- 3',4'- metilenodioxicinâmico. Os precursores sintetizados marcados com deutério foram incorporados, separadamente, na fração enzimática solúvel, juntamente com os precursores L-ornitina, e ácido malônico. Os produtos formados foram monitorados por CLAE-DAD utilizando-se a piperilina como padrão. A formação do produto foi identificado por CLAE-DAD. A análise do extrato protéico das folhas e frutos em gel poliacrilamida permitiu atribuir as bandas mais expressivas as... / Piper arboreum is known to accumulate amides with potential antitumoral, antimicrobial, antifungal, antileishmanial and insecticidal activities, being targeted compounds for biosynthetic studies. From leaves and fruits extracts, three pyrrolidinic amides and two phenylpropanoids precursors were isolated and the piperilina amide was used as standard for biosynthetic studies. The biosynthetic proposal for piperiline precusors formation follows a mixed biosynthesis, which is derived from the shikimate and acetato are which C6-C3 units which condense with malonyl-CoA and ornithine for the production of the amides. The biosyntetic studies were initiated with the incorporation of CH313CO2Na in leaves of P. arboreum. Analysis by mass spectrometry confirmed incorporation of 13C isotope indicating that extention chain of piperilina is product via acetate. To determine formation of the methylenedioxy group occurs before or after the amide portion, were if the synthesized phenylpropanoids precursors ferulic acid and 3',4'-methylenedioxycynamic acid as well the same compounds labeled with stable isotopes: [1-OD, 2-D]-ferulic acid and [1-OD, 2-D]- 3',4'-methylenedioxycynamic acid. The synthetized labeled precursors were incorpored into the soluble fraction of the enzymatic extraction, together with precursors L-ornithine and malonic acid. The products were analyzed by liquid chromatography and mass espectrometry using piperline amide as standard. Analysis of the protein extract from de leaves and fruits using 1D polyacrylamide gel allowed to assing the most significant bands: the RuBisCo (55 - 14 kDa), PAL (77- 83 kDa) and PKS (45 - 30 kDa) enzimes. The piperiline amide isolated from P. arboreum were submetted to inativation assay of the enzyme tyrosinase and showed powerful in vitro activity. The etanolic extracts from leaves from P. arboreum showed important antifungal, anti-inflammatory and inseticidal...

Orientador: Maysa Furlan / Banca: Nivaldo Boralle / Banca: Hosana Maria Debonsi / Banca: Marcos Pivatto / Banca: Alaide de Sá Barreto / Resumo: Piper arboreum é conhecida por acumular amidas pirrolidínicas com potente atividade antifúngica, antileishimanicida, inseticida entre outros, sendo, portanto, importantes substâncias alvos para estudos biossintéticos. À partir dos extratos das folhas e frutos desta espécie, foram isoladas três amidas pirrolidínicas e dois precursores fenilpropanoídicos, sendo que piperilina foi utilizada como padrão para os estudos biossintéticos. A proposta biossintética para a formação dessas amidas segue uma biossíntese mista, que deriva da via do chiquimato e via do acetato. Unidades C6-C3, condensam-se com malonil-CoA e a ornitina para a produção destes metabólitos. Os estudos biossintéticos foram iniciados com a incorporação de CH313CO2Na em folhas de P. arboreum. Este experimento teve como objetivo estabelecer a biossíntese da extensão final da cadeia lateral das amidas pirrolidínicas em relação ao derivado fenilpropanoídico. A análise por espectrometria de massas confirmou a incorporação do isótopo 13C na piperilina, indicando que a extensão da cadeia ocorre via acetato. Para verificar se a formação do grupo metilenodioxílico ocorre antes ou depois da formação da porção amídica, foram sintetizados os precursores fenilpropanoídicos: o ácido ferúlico e o 3',4'-metilenodioxicinâmico, bem como seus análogos marcados com isótopos estáveis: o ácido[1-OD, 2-D]-ferúlico e o ácido[1-OD, 2-D]- 3',4'- metilenodioxicinâmico. Os precursores sintetizados marcados com deutério foram incorporados, separadamente, na fração enzimática solúvel, juntamente com os precursores L-ornitina, e ácido malônico. Os produtos formados foram monitorados por CLAE-DAD utilizando-se a piperilina como padrão. A formação do produto foi identificado por CLAE-DAD. A análise do extrato protéico das folhas e frutos em gel poliacrilamida permitiu atribuir as bandas mais expressivas as... / Abstract: Piper arboreum is known to accumulate amides with potential antitumoral, antimicrobial, antifungal, antileishmanial and insecticidal activities, being targeted compounds for biosynthetic studies. From leaves and fruits extracts, three pyrrolidinic amides and two phenylpropanoids precursors were isolated and the piperilina amide was used as standard for biosynthetic studies. The biosynthetic proposal for piperiline precusors formation follows a mixed biosynthesis, which is derived from the shikimate and acetato are which C6-C3 units which condense with malonyl-CoA and ornithine for the production of the amides. The biosyntetic studies were initiated with the incorporation of CH313CO2Na in leaves of P. arboreum. Analysis by mass spectrometry confirmed incorporation of 13C isotope indicating that extention chain of piperilina is product via acetate. To determine formation of the methylenedioxy group occurs before or after the amide portion, were if the synthesized phenylpropanoids precursors ferulic acid and 3',4'-methylenedioxycynamic acid as well the same compounds labeled with stable isotopes: [1-OD, 2-D]-ferulic acid and [1-OD, 2-D]- 3',4'-methylenedioxycynamic acid. The synthetized labeled precursors were incorpored into the soluble fraction of the enzymatic extraction, together with precursors L-ornithine and malonic acid. The products were analyzed by liquid chromatography and mass espectrometry using piperline amide as standard. Analysis of the protein extract from de leaves and fruits using 1D polyacrylamide gel allowed to assing the most significant bands: the RuBisCo (55 - 14 kDa), PAL (77- 83 kDa) and PKS (45 - 30 kDa) enzimes. The piperiline amide isolated from P. arboreum were submetted to inativation assay of the enzyme tyrosinase and showed powerful in vitro activity. The etanolic extracts from leaves from P. arboreum showed important antifungal, anti-inflammatory and inseticidal... / Doutor

A fenilcetonuúia (PKU) é uma doença genética de caráter autossômico recessivo causada pela deficiência severa da enzima fenilalanina hidroxilase (PAH), que converte fenilalanina (Phe) em tirosina. O bloqueio desta reação resulta no acúmulo de fenilalanina e de seus metabolitos no plasma e tecidos (1 a 3 mM) e está relacionado com o retardo mental e convulsões apresentados pelos pacientes. A PKU é uma das mais frequentes e estudadas aminoacidopatias, porém a neurofisiopatologia da doença ainda é pouco conhecida. Estudos recentes tanto em pacientes quanto em animais mostraram que o estresse oxidativo pode estar envolvido na fisiopatologia da PKU devido ao acúmulo de metabólitos tóxicos, à excessiva produção de radicais livres e à influência de uma dieta restrita, que é o tratamento indicado para os pacientes fenilcetonúricos mas pode levar à carência de antioxidantes. O ácido lipóico (AL) é considerado um antioxidante ideal, pois interage com outros antioxidantes, induz expressão gênica e reage com espécies reativas específicas. Além disso, o AL pode ser adquirido na própria dieta e passa facilmente a barreira hematoencefálica, e por isso este composto vem sendo estudado no tratamento e prevenção de estresse oxidativo em diversas doenças neurodegenerativas. Assim, o objetivo do trabalho foi avaliar os efeitos do AL sobre a toxicidade da Phe em parâmetros de estresse oxidativo como atividade das enzimas catalase (CAT); superóxido dismutase (SOD); glutationa peroxidase (GSH-Px) e glicose-6-fosfato desidrogenase (G6PDH), conteúdo de substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBA-RS), de tióis totais e de carbonilas formadas. Além disso, avaliar o potencial antioxidante total (TRAP) e a reatividade antioxidante total (TAR), a concentração de glutationa reduzida (GSH), o conteúdo de 2'7'diclorofluoresceína formado (DCF) e a capacidade de eliminar radicais hidroxilas em cérebro de ratos jovens. Para isso foram realizados experimentos com pré-tratamento do AL in vitro e in vivo em um modelo de experimental de PKU. Foi observado que o prétratamento proposto é eficaz para previnir lipoperoxidação, diminuir as defesas antioxidantes enzimáticas e não-enzimáticas, diminuir o coteúdo total de GSH e, ainda, previnir o aumento de radicais gerados pelo acúmulo de Phe no tecido. Mais experimentos precisam ser realizados, porém se os resultados deste trabalho forem observados em pacientes é possível que uma dieta suplementada com AL possa contribuir para o tratamento da PKU. / Phenylketonuria (PKU) is a genetic disease caused by autosomal recessive severe deficiency of phenylalanine hydroxylase (PAH), which converts phenylalanine (Phe) to tyrosine. The blocking of this reaction results in accumulation of phenylalanine and its metabolites in plasma and tissues (1 to 3 mM) and is linked to mental retardation and seizures in affected patients. PKU is one of the most frequent and studied inherited disorder, but the neuropathophysiology of the disease is still poorly known. Recent studies both in patients and in animals have shown that oxidative stress may be involved in the pathophysiology of PKU because of the accumulation of toxic metabolites, the overproduction of free radicals and the influence of a restricted diet, which is indicated for the treatment patients with PKU but may produce antioxidant deficiencies. Lipoic acid (LA) is considered an ideal antioxidant because it interacts with other antioxidants, induces gene expression and reacts with specific reactive species. Moreover, AL can be acquired in the diet and easily cross the blood brain barrier, and so this compound has been studied in the treatment and prevention of oxidative stress in several neurodegenerative diseases. The purpose of this study was to evaluate the effects of LA against the toxicity of Phe on oxidative stress parameters such as the activity of catalase (CAT), superoxide dismutase (SOD), glutathione peroxidase (GSH-Px) and glucose-6-phosphate dehydrogenase (G6PDH), and the content of thiobarbituric acid reactive substances (TBA-RS), total thiol and carbonyl formed. Furthermore, to evaluate the total antioxidant potential (TRAP) and total antioxidant reactivity (TAR), the concentration of reduced glutathione (GSH), the content of 2'7'diclorofluorescein formed (DCF) and the ability to eliminate hydroxyl radical. So, experiments were performed with pre-treatment of AL in vitro and in vivo in brain of young rats subjected to a chemically-induced PKU. It was observed that the proposed pre-treatment is effective to prevent the increase of lipoperoxidation, the reduction of enzymatic and non-enzymatic antioxidant defenses (especially GSH), and also to prevent the increase of radicals generated by the accumulation of Phe in the tissue. More experiments need to be made, but if the results observed in this work were also seen in patients it is possible that a diet supplemented with AL may contribute to the current dietary treatment of PKU.