A nefropatia diabética (ND) é uma das complicações microvasculares do diabetes e consiste no dano ao parênquima renal por consequência de uma série de fatores hemodinâmicos e moleculares. A ocorrência de ND e de outras complicações mesmo em indivíduos sob adequado controle glicêmico tem sido associada a um fenômeno conhecido como memória metabólica. Neste trabalho foram investigadas vias bioquímicas e moleculares persistentemente alteradas no rim de animais diabéticos tratados após um período inicial de hiperglicemia, com o propósito de entender os mecanismos envolvidos na memória metabólica. Para tanto, ratos com diabetes induzida por estreptozotocina foram mantidos hiperglicêmicos durante 4 semanas (período curto) ou 12 semanas (período longo) e posteriormente tratados com insulina isoladamente ou combinada com metformina (100mg/kg/dia) durante as 4 (período curto) ou 12 (período longo) semanas seguintes. Todos os animais tratados tiveram os seus níveis glicêmicos e função renal normalizados. Os tratamentos também foram capazes de normalizar os níveis elevados de malonaldeído no rim, bem como a excreção aumentada dos adutos de DNA 8-oxo-2\'-desoxiguanosina (8-oxodG) e N2-carboxietil-2\'- desoxiguanosina (CEdG) na urina observados nos animais diabéticos. Níveis aumentados de 8-oxodG foram detectados em DNA mitocondrial (mtDNA), mas não em DNA nuclear, de animais diabéticos apenas no período curto de estudo e também foram normalizados após o controle glicêmico. Nós identificamos uma via gradualmente alterada durante o curso do diabetes que permanece persistentemente alterada após o controle glicêmico tardio. Essa via compreende um declínio precoce do clearance de ácido úrico e expressão da pAMPK, seguida pelo acúmulo de fumarato, expressão aumentada de TGF-β, expressão reduzida de PGC-1α e redução da metilação e hidroximetilação do mtDNA. A redução persistente do clearance de ácido úrico em animais diabéticos tratados pode sustentar as alterações bioquímicas renais prolongadas observadas após o controle glicêmico, e essa regulação é provavelmente mediada pela redução sustentada da expressão de pAMPK e pela indução de inflamação. Este trabalho propõe a primeira consideração do possível papel da hiperuricemia e das alterações bioquímicas subjacentes como parte da memória metabólica na nefropatia diabética. / Diabetic nephropathy is one of the diabetes microvascular complications, and it consists on the damage to the renal parenchyma due to several hemodynamic and molecular factors. The occurrence of diabetic nephropathy and other complications even in those individuals under tight glycemic control has been associated to a phenomenon known as metabolic memory. Here we investigated biochemical and molecular pathways persistently altered in the kidney of diabetic animals treated after a previous period of hyperglycemia, aiming to understand underlying mechanisms in metabolic memory. Streptozotocin-induced diabetic rats were maintained hyperglycemic during 4 (short period) or 12 weeks (long period), and then they were treated with insulin alone or combined with metformin (100 mg/kg/day) for the following 4 or 12 weeks, respectively. All the treated animals had them glycemic levels and renal function normalized. The treatments were also able to control enhanced kidney malondialdehyde levels, as well as the increased urine excretion of the DNA adducts 8-oxo-2\'- deoxyguanosine (8-oxodG) and N2-carboxyethyl-2\'-deoxyguanosine seen in diabetic animals. Increased levels of 8-oxodG were detected in mitochondrial DNA, but not in nuclear DNA of diabetic animals in the short period, and were also recovered after glycemic control. We have identified a kidney pathway that is gradually altered during the course of diabetes and remains persistently changed after late glycemic control. This pathway comprises an early decline of uric acid clearance and pAMPK expression followed by fumarate accumulation, increased TGF-β expression, reduced PGC-1α expression, and downregulation of methylation and hydroxymethylation of mitochondrial DNA. The sustained decrease of uric acid clearance in treated diabetes may support the prolonged kidney biochemical alterations observed after tight glycemic control, and this regulation is likely mediated by the sustained decrease of AMPK activity and the induction of inflammation. This work proposes the first consideration of the possible role of hyperuricemia and the underlying biochemical changes as part of metabolic memory in diabetic nephropathy.

A nefropatia diabética (ND) é uma das complicações microvasculares do diabetes e consiste no dano ao parênquima renal por consequência de uma série de fatores hemodinâmicos e moleculares. A ocorrência de ND e de outras complicações mesmo em indivíduos sob adequado controle glicêmico tem sido associada a um fenômeno conhecido como memória metabólica. Neste trabalho foram investigadas vias bioquímicas e moleculares persistentemente alteradas no rim de animais diabéticos tratados após um período inicial de hiperglicemia, com o propósito de entender os mecanismos envolvidos na memória metabólica. Para tanto, ratos com diabetes induzida por estreptozotocina foram mantidos hiperglicêmicos durante 4 semanas (período curto) ou 12 semanas (período longo) e posteriormente tratados com insulina isoladamente ou combinada com metformina (100mg/kg/dia) durante as 4 (período curto) ou 12 (período longo) semanas seguintes. Todos os animais tratados tiveram os seus níveis glicêmicos e função renal normalizados. Os tratamentos também foram capazes de normalizar os níveis elevados de malonaldeído no rim, bem como a excreção aumentada dos adutos de DNA 8-oxo-2\'-desoxiguanosina (8-oxodG) e N2-carboxietil-2\'- desoxiguanosina (CEdG) na urina observados nos animais diabéticos. Níveis aumentados de 8-oxodG foram detectados em DNA mitocondrial (mtDNA), mas não em DNA nuclear, de animais diabéticos apenas no período curto de estudo e também foram normalizados após o controle glicêmico. Nós identificamos uma via gradualmente alterada durante o curso do diabetes que permanece persistentemente alterada após o controle glicêmico tardio. Essa via compreende um declínio precoce do clearance de ácido úrico e expressão da pAMPK, seguida pelo acúmulo de fumarato, expressão aumentada de TGF-β, expressão reduzida de PGC-1α e redução da metilação e hidroximetilação do mtDNA. A redução persistente do clearance de ácido úrico em animais diabéticos tratados pode sustentar as alterações bioquímicas renais prolongadas observadas após o controle glicêmico, e essa regulação é provavelmente mediada pela redução sustentada da expressão de pAMPK e pela indução de inflamação. Este trabalho propõe a primeira consideração do possível papel da hiperuricemia e das alterações bioquímicas subjacentes como parte da memória metabólica na nefropatia diabética. / Diabetic nephropathy is one of the diabetes microvascular complications, and it consists on the damage to the renal parenchyma due to several hemodynamic and molecular factors. The occurrence of diabetic nephropathy and other complications even in those individuals under tight glycemic control has been associated to a phenomenon known as metabolic memory. Here we investigated biochemical and molecular pathways persistently altered in the kidney of diabetic animals treated after a previous period of hyperglycemia, aiming to understand underlying mechanisms in metabolic memory. Streptozotocin-induced diabetic rats were maintained hyperglycemic during 4 (short period) or 12 weeks (long period), and then they were treated with insulin alone or combined with metformin (100 mg/kg/day) for the following 4 or 12 weeks, respectively. All the treated animals had them glycemic levels and renal function normalized. The treatments were also able to control enhanced kidney malondialdehyde levels, as well as the increased urine excretion of the DNA adducts 8-oxo-2\'- deoxyguanosine (8-oxodG) and N2-carboxyethyl-2\'-deoxyguanosine seen in diabetic animals. Increased levels of 8-oxodG were detected in mitochondrial DNA, but not in nuclear DNA of diabetic animals in the short period, and were also recovered after glycemic control. We have identified a kidney pathway that is gradually altered during the course of diabetes and remains persistently changed after late glycemic control. This pathway comprises an early decline of uric acid clearance and pAMPK expression followed by fumarate accumulation, increased TGF-β expression, reduced PGC-1α expression, and downregulation of methylation and hydroxymethylation of mitochondrial DNA. The sustained decrease of uric acid clearance in treated diabetes may support the prolonged kidney biochemical alterations observed after tight glycemic control, and this regulation is likely mediated by the sustained decrease of AMPK activity and the induction of inflammation. This work proposes the first consideration of the possible role of hyperuricemia and the underlying biochemical changes as part of metabolic memory in diabetic nephropathy.

Leishmania é um protozoário parasito flagelado responsável pela Leishmaniose, doença que afeta 88 países, distribuídos em 4 continentes, e que causa um risco a aproximadamente 350 milhões de pessoas. Estudos recentes em tripanosomatídeos, utilizando Trypanosoma brucei como modelo, sugerem que as enzimas fumarato hidratase, enzimas que catalisam a hidratação reversível da molécula de fumarato em S-malato, são essenciais para sobrevivência de tripanossomatídeos. O presente projeto visou a clonagem, expressão, purificação e caracterização cinética e biofísica da enzima fumarato hidratase codificada pelo gene LmjF24.0320 de Leishmania major. A proteína foi expressa em bactéria e purificada por cromatografia de afinidade. Os ensaios de cinética enzimática mostram que a enzima segue o modelo de cinética de Michaelis-Menten com Km e Vmax de 2,7 ± 0,5 mM e 35,2 ± 5,8 micromol/min/mg para fumarato e 5,2 ± 0,4 mM e 11,8 ± 0,6 micromol/min/mg para S-malato, respectivamente. Para os estudos de localização celular foram produzidos e purificados anticorpos policlonais para as isoformas LmFH-1 e LmFH-2 de Leishmania major através de imunização de coelhos. A combinação de técnicas de imunofluorescência por microscopia confocal, western blotting e controle da atividade enzimática através fracionamento celular com digitonina nos permitiu concluir que a isoforma LmFH-1 se encontra localizada na mitocôndria do parasito, enquanto que a isoforma LmFH-2 possue dupla localização, sendo encontrada tanto no citosol quanto no glicossomo. A presença das isoformas LmFH-1 e LmFH-2 nos três compartimentos celulares: citosol, glicossomo e mitocôndria reforçam a importância da molécula de fumarato em diferentes processos celulares, e fortalecem a idéia de que a enzima fumarato hidratase pode ser considerada um potencial alvo para planejamento de fármacos anti-leishmaniose. / Leishmania parasites are the casual agent of leishamaniasis, a group of disease that affects 88 countries, distributed in four continents, with 350 million people at risk of infection. Recent studies in trypanosomatids, using Trypanosoma brucei as a model suggest that the fumarate hydratase enzymes, which catalyze the stereospecific hydration of fumatare to malate, are essential for trypanosomatid survival. The present project focused the cloning, expression, purification and both kinetic and biophysical characterization of fumarate hydratase encoded by gene LmjF24.0320 of Leishmania major. The protein has been expressed in bacteria and purified by affinity chromatography. The kinetic experiments reveal that the enzyme follow the Michaelis-Menten classic model with Km and Vmax of 2,7 ± 0,5 mM and 35,2 ± 5,8 micromol/min/mg for fumarate and 5,2 ± 0,4 mM and 11,8 ± 0,6 micromol/min/mg for S-malate, respectively. For the subcellular localization studies, polyclonal antisera against both isoforms LmFH-1 e LmFH-2 of Leishmania major were obtained after immunization of rabbits. The combination of confocal microscopy, western blotting and enzymatic activity through cell fractionation by selective permeabilization of membranes with digitonin suggest that LmFH-1 isoform is localized to mitochondria, while the LmFH-2 isoform is found to both cytosol and glycossome. The presence of LmFH-1 and LmFH-2 isoforms at the three cell compartments: cytosol, glycosome and mitochondria strongly supports the premise that fumarate is important for many cell processes and suggests that fumarate hydratase enzyme can be considered an attractive target for the development of anti-leishmaniasis drugs.

Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-04-04T20:45:16Z No. of bitstreams: 1 DAYSE DE LOURDES MADRGA ESPÍNOLA GUEDES - DISSERTAÇÃO PPG-CEMat 2014..pdf: 2225179 bytes, checksum: ad9f795a81034cb79500cb575de58f73 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-04T20:45:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DAYSE DE LOURDES MADRGA ESPÍNOLA GUEDES - DISSERTAÇÃO PPG-CEMat 2014..pdf: 2225179 bytes, checksum: ad9f795a81034cb79500cb575de58f73 (MD5) Previous issue date: 2014-12-12 / A presente pesquisa tem como objetivo, caracterizar filmes de quitosana, de aplicação sublingual, para uso em sistemas de liberação controlada de fumarato de formoterol., buscando uma nova alternativa para o tratamento emergencial das crises de asma. Sabemos que a asma é uma patologia de grande incidência no Brasil e no mundo, pois existem cerca de 300 milhões de pessoas acometidas pela doença a nível mundial e 20 milhões de brasileiros .É uma doença de caráter hereditário, crônica que não tem cura e que se apresenta muitas vezes como uma emergência médica , pois nas crises da doença o socorro deve ser imediato com o intuito de evitar o óbito do paciente. Hoje utiliza-se apenas a via inalatória como preferencial para administração dos broncodilatadores, visto que essa via tem rapidez de ação. No entando, deparamo-nos com a difícil técnica de utilização dos inaladores que veiculam o medicamento o que muitas vezes impossibilita a sua utilização especialmente em crianças, idosos e pacientes muito debilidados. Vendo esta dificuldade, propusemos com o nosso trabalho buscar uma nova via de utilização dos medicamentos broncodilatadores, que tivesse a mesma eficácia da via inalatória, dispensando a difícil técnica de utilização dos fármacos .Para isso , escolhemos a via sublingual de rápida ação e facilidade de utilização, podendo ser empregada mais adequadamente em uma crise de asma . Selecionamos a quitosana, por ser um biopolímero versátil e muito utilizado em sistema de liberação controlada de fármaco para veicular o formoterol , que é um potente broncodilatador, através da produção de um filme para deposição sublingual. E os resultados obtidos através das caracterizações apresentaram membranas com variações de cristalinidade (por DRX) de acordo com o processo de reticulação, além de apresentarem uma possível relação entre reticulação e liberação. Por FTIR pode-se observar certa interação entre o fármaco e os grupos amina da quitosana, assim como possível isomerização do fármaco pela reticulação com 5% de TPP. Pelas microscopias ótica e eletrônica, pode-se observar que o acréscimo de fármaco proporcionou alguma rugosidade a membrana. Também pelas microscopias verificou-se a reticulação não homogênea da superfície da membrana. Por EDS não se verificou nenhum elemento estranho a estrutura da quitosana e do fármaco. Por medida do ângulo de molhabilidade pode-se verificar aumento do perfil hidrofílico da membrana por adição do fármaco, perfil este que não foi modificado pelo processo de reticulação. O ensaio de citotoxicidade apresentou resultados que indicam a membrana como promissora candidata a testes in vivo. / This research aims to characterize chitosan films, sublingual application, for use in controlled release of formoterol fumarate systems., Looking for a new alternative for the emergency treatment of asthma attacks. We know that asthma is a disease of high incidence in Brazil and in the world, because we have about 300milhões of people with the disease worldwide and 20 million Brazilians .It is one hereditary disease, chronic that has no cure and that often presents as a medical emergency, because the crisis of the disease the relief should be immediate in order to prevent the death of the patient. Today only is used inhalation as preferred for administration of bronchodilators, since this route has faster action .In entando, we are faced with the difficult technique for using inhalers that deliver the medicine which often makes it impossible to use especially in children, the elderly and very debilidados patients. Buy this difficulty, we proposed in our work to seek a new route for the use of bronchodilators, which had the same effectiveness of inhaled, eliminating the difficult technique of using drugs .For this, choose the sublingual route of fast action and ease of use and can be used more appropriately in an asthma attack. Chitosan selected because it is a versatile and widely used biopolymer for controlled drug delivery system for conveying formoterol, which is a potent bronchodilator, by producing a film for sublingual deposition. And the results obtained from the characterization showed membranes crystallinity variations (XRD) according to the crosslinking process, besides presenting a possible relationship between cross-linking and release. By FTIR one can observe some interaction between the drug and amino groups of chitosan, and can isomerization of drug by crosslinking with 5% TPP. Through optical and electronic microscopy, it can be seen that addition of drug has provided some roughness to the membrane. Also by microscopy verified the inhomogeneous crosslinking of the membrane surface. EDS there was no foreign object the structure of chitosan and the drug. By measuring the wetting angle can be checked increase the hydrophilic profile of the membrane by addition of the drug, this profile has not been modified by crosslinking process. The cytotoxicity assay results presented indicate that the membrane as a promising candidate for in vivo testing.