Introdução- Considerando o papel da glutamina como substrato energético para os enterácitos e como fornecedora de nitrogênio para o músculo esquelético, o estudo hipotetiza que a suplementação com glutamina pode contribuir na modulação da inflamação sistêmica e na preservação da massa muscular de idosos. Objetivos-avaliar os efeitos da suplementação com glutamina em alguns marcadores de inflamação e de composição corporal de idosos em risco de fragilidade. Métodos-estudo randomizado duplo-cego de intervenção. Foram recrutados idosos não institucionalizados que apresentaram de um a dois critérios de fragilidade biológica. Os idosos foram distribuídos em dois grupos: um recebeu glutamina(GLU) e outro maltodextrina, utilizado como placebo(PLA) durante seis meses, em duas doses diárias. No início e ao fmal do estudo os indivíduos foram avaliados pelo peso e estatura, para cálculo do índice de massa corporal(IMC), circunferências da cintura, quadril, panturrilha e braço(CC,CQ,CP e CB) e dobra cutânea tricipital(DCT); composição corporal porbioimpedância elétrica, observando os valores de resistência(R), reactância(Xc), ângulo de fase(AF), água extra e intracelular e capacitância; força de preensão palmar(FPM); concentração sérica de citocinas (IL-IO, IL-6 e TNF-α); concentração sérica de creatinina e ureia para avaliação de função renal, por meio do cálculo da depuração de creatinina(Cockcorft&Galt); ingestão alimentar pelo recordatório alimentar de 24 horas e diário alimentar; nível de atividade fisica pelo questionário de Baecke; funcionamento intestinal pela escala de Bristol. Resultados-Foram incluídos no estudo 49 idosos, divididos 25 no GLU e 24 no PLA. Embora nenhuma das variáveis tenha apontado diferença significativa na comparação relacionada ao tempo (antes e depois da suplementação) e ao tratamento (glutamina ou placebo), a evolução de algumas variáveis indicou vantagens para o GLU, a saber: maiores valores de FPM; maiores valores do IMC, ligeiro aumento da CB e ligeira diminuição da DCT, menores variações das outras medidas corporais; valores de Xc, AF e água intracelular mostraram um melhor estado celular no GLU. Conclusões-A suplementação com glutamina em idosos em risco de fragilidade mostrou variações que podem ser interpretadas como possíveis beneficios ao funcionamento intestinal e à composição corporal. Dada a grande variabilidade dos resultados, não foi possível estabelecer diferenças estatísticas que pudessem confirmar essas variações. Estudos com amostras maiores, e com medidas prévias da permeabilidade intestinal, podem esclarecer os achados. / Introduction-Having in mind the role of glutamine as an energy substrate to enterocytes, as well as a nitrogen reserve to skeletal muscle, the study hypothesized that glutamine supplementation is capable of modulating the systemic inflammation and improving muscle mass as consequence. Objectives-to evaluate the effects of glutamine supplementation on some inflammatory markers and on the body composition of elderly in risk of frailty. Methods-randomized double-blind clinicai trial (RCT). This study included community-dwelling elderly (above 65 years old), who presented one or two criteria to develop frailty syndrome. The elderly were distributed in two groups, one of them received glutamine (GLU) and the other received placebo (PLA; maltodextrin) for 6 months, in two daily doses. In beginning and cnd of the experiment, the participants were evaluated for body weight and body height, to calculate the body mass index(BMI); waist, hip, calf and arm circumferences(WC,HC,CC,AC); tricipital skin folder(TSF); body composition by bioelectrical impedance measuring resistance, reactance, capacitance, phase angle, extra and intracellular water; grip strength; serum levei of inflammatory cytokines(IL-l0, IL-6 e TNF-α); serum creatinine and urea with evaluation ofkidney function by Cockcroft & Galt equation; food intake by a 24h food record; physical activity level by Baecke questionnaire; bowel function by Bristol scale. Results-49 participants were recruited, and distributed to both groups (GLU= 24 and PLA=24). Although none of the variables showed significant statistical differences, comparing together time (before and after) and group (glutamine or placebo), but evoluation of variables to demonstrate advantages to GLU supplementation, such as: higher grip strength values; higher values of BMI, slight enhance of AC and slight reduction in TSF, lower variation in anthropometric measures; BIA results showed better cellular conditions in GLU group (from reactance, phase angle and intracellular water). Conclusions - According to our experimental conditions, the glutamine supplementation in elderly at frailty risk showed some variability which could be interpreted as benefits either to body composition and gut function. However, due to the high variability presented in the results, it was not possible to find statistical significances, to confirm those finds. Studies involving a larger sample size, and preferably with measures of intestinal permeability, could clarify our results.

O objetivo neste trabalho foi avaliar a concentração de aminoácidos essenciais (Lisina e Metionina) considerada na literatura como ideal, de acordo com a via de fornecimento (sucedâneo ou concentrado inicial), e sua associação com a suplementação de Glutamato e Glutamina, para bezerros em dois sistemas de aleitamento: convencional ou programado. No primeiro experimento foi realizado o levantamento da composição bromatológica e em aminoácidos dos principais sucedâneos comercializados no Brasil. Nos segundo e terceiro experimentos foram utilizados 45 bezerros da raça Holandês, em delineamento de blocos casualizados distribuídos nos tratamentos: 1) Controle: sem suplementação; 2) Suplementação de lisina e metionina para atingir consumo de 17 e 5,3 g/d, respectivamente, com correção feita com base na análise do sucedâneo, 3) Suplementação de lisina e metionina, para atingir consumo de 17 e 5,3 g/d, respectivamente, com correção feita com base na análise do concentrado inicial. A diferença entre os experimentos foi o sistema de aleitamento ao qual os bezerros foram submetidos: no segundo experimento os animais receberam 6L/d de sucedâneo; enquanto no terceiro estudo os animais foram submetidos ao sistema de aleitamento programado (4L/d até a 2ª semana; 8L/d da 3ª a 6ª semana; 4L/d da 7ª a 8ª semana). No quarto experimento o mesmo delineamento foi utilizado para avaliar, em sistema de aleitamento convencional, os tratamentos: 1) Controle: sem suplementação; 2) Sucedâneo lácteo suplementado com Lisina e Metionina, para atingir consumo de 17 e 5,3g/d, respectivamente + 1% na MS de produto contendo 10% de glutamato e de glutamina; 3) Sucedâneo lácteo suplementado com Lisina e Metionina para atingir consumo de 17 e 5,3g/d + 0,6% na MS de produto contendo 10% de glutamato e de glutamina. Os animais foram alojados em abrigos individuais, com livre acesso a água e concentrado inicial. O consumo de concentrado inicial e o escore fecal dos animais foram registrados diariamente. Semanalmente, foram realizadas pesagens e medidas de crescimento corporal. Nas semanas 2, 4, 6, 8 e 10 de vida foram realizadas colheitas de sangue para determinação de metabólitos como marcadores do status protéico dos animais (albumina, proteína total, N-ureico), status energético (glicose e ?-hidroxibutirato), crescimento ósseo (fosfatase alcalina) e crescimento muscular (creatinina). A composição em aminoácidos dos sucedâneos comercializados no Brasil foi menor que o esperado para dieta que substitui o leite integral. Nos experimentos 2 e 3 a suplementação com lisina e metionina no sucedâneo ou no concentrado inicial para bezerros não resultou em benefícios no desempenho ou no metabolismo. No estudo 4, a suplementação do sucedâneo com lisina, metionina em associação com glutamato e glutamina não alterou o desempenho, a saúde intestinal ou o metabolismo de bezerros leiteiros. / The aim in this work was to evaluate the concentration of essential amino acids (Lysine and Methionine) considered in the literature as ideal, according to feeding route (milk replacer or starter concentrate), and its association with the supplementation of glutamate and glutamine to calves in two feeding systems: conventional or step-down. In the first study, the chemical composition was analyzed and in amino acids of main milk replacer marketed in Brazil. In the second and third studies, 45 Holstein calves were used, in randomized blocks distributed in treatments: 1) Control: without supplementation; 2) Supplementation with lysine and methionine to reach consumption of 17 and 5.3 g/d, respectively, with correction based on the analysis basis of the milk replacer, 3) Supplementation of lysine and methionine to reach consumption of 17 and 5.3 g/d, respectively, with correction based on the analysis basis of starter concentrate. The difference between the experiments was the feeding system applied to the calves: in the second study, the animals received 6 L/d of milk replacer; while in the third study, the animals were submitted to the step-down system (4L/d until the 2nd week; 8L/d of the 3nd to 6th week; 4L/d of the 7th to 8th week). In the fourth study, the same experimental design was used to evaluate, in a conventional feeding system, treatments: 1) Control: without supplementation; 2) AminoGut 0.6%: milk replacer supplemented with Lysine and Methionine, to reach consumption 17 and 5.3g/d, respectively + 0.6% product containing 10% of glutamate and glutamine; 3) AminoGut 1%: milk replacer supplemented with Lysine and Methionine to reach consumption 17 and 5.3g/d + 0.6% product containing 10% of glutamate and glutamine. The animals were housed in individual hutches, with free access to water and starter concentrate. The consumption of starter concentrate and fecal scores of animals were monitored daily. Body growth was weighed and measured weekly. In weeks 2, 4, 6, 8 and 10, blood samples were collected to determine the metabolites as markers of protein status of animals (albumin, total protein, N-urea), energy status (glucose and BHBA), bone growth (alkaline phosphatase) and muscular growth (creatinine). The composition of amino acids of the milk replacer marketed in Brazil was lower than expected for diet that replaces the whole milk. In study 2 and 3, the supplementation of the milk replacer or starter concentrate with lysine and methionine resulted in no benefit on dairy calves performance or metabolism. In study 4 the supplementation of the milk replacer with lysine and methionine in association with glutamate and glutmine had no effect on performance, gut health nor metabolism of dairy calves.

Os mecanismos exatos que comprometem o sistema imune em estados de desnutrição ainda não estão totalmente esclarecidos, sendo que a desnutrição modifica a funcionalidade das células efetoras da resposta inflamatória/infecciosa, ocasionando menor síntese de citocinas pró-inflamatórias, além de ocasionar alterações da hemopoese. Macrófagos apresentam papel chave tanto na resposta imune inata quanto adaptativa, e apresentam alta taxa de utilização do aminoácido glutamina, que é fundamental para o fornecimento de energia e nitrogênio. Nesse contexto, verifica-se que o metabolismo da glutamina em macrófagos desempenha um papel importante para a síntese de citocinas, sendo que a síntese de diversas citocinas é dependente da concentração extracelular de glutamina. Dada a importância desse aminoácido no organismo e que sob condições de estresse sua manutenção encontra-se prejudicada e diante do fato de que macrófagos utilizam altas taxas desse aminoácido para seu funcionamento propusemo-nos a estudar alguns aspectos da influência desse aminácido sobre células macrofágicas em situação de desnutrição protéica. Camundongos BALB/c, machos, submetidos à desnutrição protéica, após perda de aproximadamente 20% do peso corpóreo, foram eutanasiados. Hemograma, mielograma, e análise das concentrações séricas de glutamina, proteínas totais, albumina e pré-albumina séricas foram realizadas. Células macrofágicas coletadas da cavidade peritonial foram cultivadas, in vitro, com glutamina, em diferentes concentrações, e a capacidade de produção de TNF-α, IL-1 e IL-10, bem como a expressão de moléculas envolvidas na ativação da via do fator de transcrição NF-κB, foram quantificadas. Animais desnutridos apresentaram diminuição da concentração de glutamina plasmática e aumento do corticosterona circulante. Anemia, leucopenia e severa redução na celularidade da medula óssea com comprometimento do setor mielóide foram evidenciadas nos animais desnutridos, bem como diminuição da celularidade da cavidade peritonial com redução da população de células macrofágicas. Os resultados demonstram que a glutamina apresenta um efeito dose dependente na ativação de macrófagos peritoniais cultivados in vitro e estimulados com LPS por 30 minutos, mostrando-se capaz de induzir a uma menor produção de citocinas pró-inflamatórias como TNF-α e IL-1, e ao mesmo tempo aumentar a produção de IL-10, modulando negativamente a via de sinalização do fator de transcrição NF-κB, principal via para indução de genes da resposta inflamatória e imune, sendo essa modulação mais evidente nos animais desnutridos. Baseando-se nestes resultados, discutimos o papel do estado nutricional modificando a resposta do organismo frente a um estímulo inflamatório e o papel da glutamina, in vitro, em modular esse processo. / The exact mechanisms that commits the immune system in condition of malnutrition are still not fully understood, being that malnutrition modifies the functionality of effector cells in inflammatory/infectious response, leading a reduced synthesis of pro-inflammatory cytokines besides causing changes in hematopoiesis. Macrophages play an essential role on the innate and adaptive immune response, and have high utilization rate of the amino acid glutamine, which is essential for the supply of energy and nitrogen. In this context, it appears that the glutamine metabolism in macrophages is essential for the synthesis of cytokines and synthesis of several cytokines are dependent of the extracellular glutamine concentration. Given the importance of this amino acid in the body and knowing that in stress conditions situations its maintenance is impaired and besides that macrophages use high levels of this amino acid to function, we proposed to investigate some aspects of the influence of this amino acid on macrophages in a situation of protein malnutrition. BALB/c male, subjected to protein malnutrition, after attained about 20% loss of their original body weight were sacrificed. Hemogram, myelogram, and analysis of serum concentrations of glutamine, protein, albumin and prealbumin were evaluated. Macrophages collected from peritoneal cavity were cultivated, in vitro, with glutamine, at different concentrations and the TNF-α, IL-1 and IL-10 capacity of production, as well as the expression of molecules involved in the transcription factor NF-κB activation were evaluated. Malnourished animals showed lower plasma glutamine and increase of corticosterone levels. Anemia, leucopenia and severe reduction of cellularity of bone marrow with myeloid impaired, as well as reduction of the peritoneal cavity cellularity with reduced macrophages population were observed in malnourished animals. Data showed that glutamine has a dose dependent effect on peritoneal macrophages activation in vitro when stimulated with LPS for 30 minutes, being able to induce a decrease of pro-inflammatory cytokines production as TNF-α and IL-1, while at same time an increase of IL-10 production, modulating negatively the signaling pathway transcription factor NF-κB activation which is the main pathway to induce genes of the inflammatory and immune response, and this modulation was more pronounced in malnourished animals. Based on these results, we discuss the role of nutritional status modifying immune response face to inflammatory stimulus and the role of glutamine in vitro in modulating this process.

Submitted by Caroline Xavier (caroline.xavier@pucrs.br) on 2017-06-30T13:05:19Z No. of bitstreams: 1 TES_GILMARA_PANDOLFO_ZABOT_PARCIAL.pdf: 628717 bytes, checksum: ac6c7a3620466ffc6fc2346323b1beef (MD5) / Approved for entry into archive by Caroline Xavier (caroline.xavier@pucrs.br) on 2017-06-30T13:05:27Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TES_GILMARA_PANDOLFO_ZABOT_PARCIAL.pdf: 628717 bytes, checksum: ac6c7a3620466ffc6fc2346323b1beef (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-30T13:05:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TES_GILMARA_PANDOLFO_ZABOT_PARCIAL.pdf: 628717 bytes, checksum: ac6c7a3620466ffc6fc2346323b1beef (MD5) Previous issue date: 2017-03-15 / Aims: The aim of the present study was to evaluate possible preventative effects of glutamine in an animal model of PH induced by partial portal vein ligation (PPVL). Materials and methods: Twenty four male Wistar rats were divided into four experimental groups: (1) control group (Control) ? rats underwent exploratory laparotomy; (2) control + glutamine group (Control + G) ? rats were subjected to laparotomy and treated intraperitoneally with glutamine; (3) portal hypertension group (PPVL) ? rats were subjected to PPVL; and (4) PPVL+ glutamine group (PPVL + G) ? rats were treated intraperitoneally with glutamine during seven days. Local injuries were determined by evaluating intestinal segments for oxidative stress using lipid peroxidation, the activity of glutathione peroxidase (GPx), eNOS and iNOS after PPVL. Results: Lipid peroxidation of the membrane was increased in the animals subjected to PH (P < 0.01). However, the group that received glutamine for seven days after the PPVL procedure showed levels of lipid peroxidation similar to the control groups (P > 0.05). The activity of the antioxidant enzyme GTx was decreased in the gut of animals subjected to PH when compared with the control group of animals not subjected to PH (P < 0.01). However, the group that received glutamine for seven days after the PPVL showed similar GTx activity to both control groups not subjected to PH (P > 0.05). The mean area of eNOS staining for each of the control groups was similar. The PH group showed the largest area of staining for eNOS. The PPVL + G group had the second highest amount of staining, but the mean value was much lower than that of the PH group (P < 0.01). For iNOS, control (SO) and control + G (SO + G) groups showed similar areas of staining. The PH group contained the largest area of iNOS staining, followed by the PPVL + G group; however, this area was significantly smaller than that of the group that underwent PH without glutamine (P < 0.01). Conclusions: These results demonstrate that pretreatment with glutamine prevents mucosal injury and improves gut recovery after portal hypertension injury in rats. / Objetivos: O objetivo principal do presente estudo foi avaliar a a??o da glutamina em ratos com hipertens?o portal (HP), submetidos ao modelo experimental de ligadura parcial da veia porta (LPVP). Os objetivos secund?rios foram: determinar a lipoperoxida??o no intestino atrav?s da t?cnica de subst?ncias reativas ao ?cido tiobarbit?rico (TBARS); avaliar a atividade de uma enzima antioxidante (glutationa peroxidase) no intestino; avaliar as altera??es histopatol?gicas, consequentes ? HP, no intestino; quantificar a express?o das enzimas ?xido n?trico sintase endotelial (eNOS) e ?xido n?trico sintase induz?vel (iNOS), pela t?cnica de imunoistoqu?mica. Material e M?todos: Ratos machos da ra?a Wistar foram mantidos em caixas pl?sticas, em ciclo de 12 horas claro/escuro, com ?gua e ra??o administradas ad libitum. Foram utilizados Vinte e quatro ratos divididos, de forma randomizada, em quatro grupos experimentais: (1) grupo controle (Controle) ? (Grupo submetido ? simula??o da cirurgia, e administra??o de ve?culo: cloreto de s?dio - NaCl); (2) grupo controle + glutamina (Glutamina) ? os ratos foram submetidos ? simula??o da cirurgia e administra??o da glutamina; (3) Hipertens?o portal (LPVP) ? os ratos foram submetidos ? LPVP e administra??o de ve?culo: NaCl; e (4) hipertens?o portal + glutamina (LPVP + G) - os ratos foram submetidos ? LPVP e administra??o de glutamina. As consequ?ncias da hipertens?o portal, no intestino, foram determinadas por meio da avalia??o dos segmentos de intestino delgado para o estresse oxidativo, atrav?s da lipoperoxida??o, da atividade da enzima glutationa peroxidase, da express?o das enzimas eNOS e iNOS, al?m da an?lise das altera??es histopatol?gicas ap?s a LPVP. Resultados: A lipoperoxida??o da membrana foi mais expressiva no grupo de animais submetidos ? LPVP (P < 0,01). Entretanto, o grupo que recebeu a glutamina, mostrou n?veis de lipoperoxida??o, de forma similar aos grupos controles (P > 0,05). O grupo submetido ? LPVP apresentou mais altera??es da mucosa, quando comparado ao grupo que recebeu a glutamina durante os 7 dias seguintes ? LPVP e tamb?m aos grupos controles, por?m, estes achados n?o obtiveram signific?ncia estat?stica (P > 0,05). A atividade da enzima glutationa peroxidase estava diminu?da no intestino de animais submetidos ? LPVP, quando comparada a encontrada nos grupos controles sem a LPVP (P < 0,01). J? o grupo que recebeu a glutamina, mostrou uma redu??o menor, comparada ao grupo de LPVP sem o amino?cido. Este resultado tamb?m apresentou signific?ncia estat?stica (P < 0,05). Este grupo foi semelhante aos grupos controles (P > 0,05). A m?dia da ?rea, dosada atrav?s do m?todo de imunoistoqu?mica, da express?o da enzima eNOS para os grupos controles, foi similar. O grupo submetido ? LPVP mostrou a maior ?rea de concentra??o. O grupo LPVP + G foi o que teve a segunda maior ?rea, por?m com valores menores do que os encontrados no grupo do evento LPVP (P < 0,01). Para a enzima iNOS, os grupos controles, com e sem a glutamina, mostraram ?reas similares. O grupo da LPVP apresentou a maior ?rea de express?o da enzima, seguido pelo grupo LPVP + G por?m, esta ?rea foi significativamente menor do que a do grupo submetido ? LPVP sem a glutamina (P < 0,01). Conclus?es: Estes resultados demonstram que, o tratamento com glutamina, previne a les?o da mucosa do intestino, ap?s LPVP, em ratos.

A glutamina e o glutamato são aminoácidos importantes no metabolismo bacteriano. A captação desses aminoácidos ocorre por meio de transportadores ativos do tipo ABC. No presente estudo avaliamos os sistemas de captação de glutamina/glutamato em Streptococcus mutans. Análises in silico revelaram a presença de dois operons que codificam sistemas de transporte de glutamina/glutamato: o operon gln, composto pelos genes e um segundo operon putativo composto pelos genes smu.1177c, smu.1178c e smu.1179c. Por meio de mutagênese sítio-específica foi possível obter a deleção do operon constituído pelos genes smu.1177c, smu.1178c e smu.1179c. O mutante (linhagem KG1) obtido apresentou redução na captação de glutamato e glutamina. O mesmo ocorreu em relação ao mutante deficiente no operon gln. O mutante KG1 apresentou maior capacidade de adesão a superfícies abióticas. Os resultados obtidos revelaram que tanto o operon gln como o operon definido pelos genes smu.1177c, smu.1178c e smu.1179c estão envolvidos na captação de glutamina e glutamato pelo S. mutans. / Glutamine and glutamate are important amino acids for bacteria metabolism. Their uptake occurs via active transporter systems of the ABC family. On the present study we evaluate the glutamine/glutamate transport systems of Streptococcus mutans. In silico analysis revealed the presence of two polycistronic operons related to transport of glutamine/glutamate: the gln operon and a putative operon composed by smu.1177c, smu.1178c and smu.1179c genes. A mutant deleted on the smu.1177c, smu.1178c and smu.1179c was successfully obtained by site-direct mutagenesis (KG1 strain), which demonstrated an impairment on glutamine and glutamate uptake, as shown by the mutant deleted on the gln operon. The KG1 strain demonstrated a gain on the abiotic surface adhesion The results revealed that both, gln operon and the operon consisted by smu.1177c, smu.1178c and smu.1179c, are involved to the internalization of glutamine and glutamate on S. mutans.

Nos organismos eucariotos, aproximadamente 50% das proteínas traduzidas no citoplasma são transportadas para as organelas, onde irão desempenhar suas funções. Com isso, surgiu um intricado sistema de transporte intracelular de proteínas. Nas plantas, a presença de uma segunda organela endossimbionte, o plastídio, tornou este sistema mais complexo e gerou demanda adicional por transporte. Ainda, grande maioria das proteínas mitocondriais e plastidiais são codificadas por genes nucleares e importadas do citosol. O dogma uma proteína-uma localização foi associado ao conceito de um gene-uma proteína na biologia celular. Entretanto, proteínas individuais podem ter mais de uma função, e mais recentemente, proteínas codificadas por um único gene foram identificadas em mais de um compartimento subcelular, o que deu origem ao conceito de duplo direcionamento (DD). Um exemplo bem estudado de DD vem das proteínas da família das aminoacil-tRNA sintetases (aaRS), que participam da síntese protéica ao acoplar o aminoácido ao seu tRNA cognato. Dentre as aaRSs, a glutamil-tRNA sintetase citosólica (GluRS), através de sua extensão N-terminal, parece estar envolvida com outras funções além da tradução. Em Arabidopsis thaliana, há dois genes nucleares que codificam a GluRS, um para uma proteína de duplo direcionamento (DD) e outro para uma proteína citosólica. Resultados recentes em nosso laboratório mostraram que a GluRS citosólica pode estar relacionada ao controle da localização subcelular de proteínas organelares em Arabidopsis. Para verificar um eventual papel desta proteína na localização subcelular de outras proteínas, foram realizados ensaios de duplo-híbrido em levedura, os quais mostraram interação entre a GluRS e a glutamina sintetase (GS) de Arabidopsis thaliana, proteína de DD para mitocôndrias e cloroplastos Esta interação foi confirmada in planta, sendo a sequência da GluRS responsável pela interação localizada na região N-terminal, do resíduo 207 ao 316. Análises filogenéticas apontam que esta região encontra-se ausente nas bactérias e que originou-se provavelmente em Archea, entre 2,6 e 1,8 bilhões de anos. Além disso, observa-se que esta sequência é conservada em fungos, musgos e plantas vaculares, tendo originado-se em Arabidopsis há cerca de 2 bilhões de anos. / In eukaryotic organisms, about 50% of cytoplasmic translated proteins are transported to the organelles, where they can play their roles. Thus, a complex system for intracellular transport was established. In plants, the presence of a second endosymbiont organelle, the plastid, turned this system still more intricated and required an additional transport mechanism. Besides, most of organellar proteins are coded by nuclear genes and imported from the cytosol. The one protein-one localization was associated to the idea of one gene-one protein, which has long been established in molecular biology. However, individual proteins can show more than one function, and recently, proteins coded by one single gene were identified in more than one subcellular compartment, which has originated the concept of dual targeting. One of the most studied example of dual targeted proteins is the aminoacyl-tRNA synthetase (aaRS) family, which are related to protein synthesis by attaching the correct amino acid onto the cognate tRNA molecule. Among the aaRSs, cytosolic glutamyl-tRNA synthetase (GluRS), through its N-terminal extension, seems to be involved in other cellular role beyond translation. In Arabidopsis thaliana, there are two genes encoding GluRS, one for a dual-targeted protein and other for a cytosolic protein. Recent results in our laboratory showed that GluRS interacts with proteins destinated to other organelles, which suggest that this protein might have a role in interfering on protein localization in Arabidopsis. In order to gain some information on the role of this protein in subcellular localization, yeast two-hybrid assays were performed. These studies showed the interaction between GluRS and glutamine synthetase (GS), a mitochondrial and chloroplastic dual-targeted protein. This interaction was confirmed in planta. In addition, the GluRS sequence associated to protein interaction was localized at its N-terminal portion, between the residues 207 316. Phylogenetic analysis revealed that this region is absent in bacteria and it probably arose from Archea between 2.6 and 1.8 billion years ago. Also, this sequence is conserved in fungi, moss and all the green plants investigated. Finally, datation analysis showed that this sequence arose in Arabidopsis between 2 and 1.7 billion years ago.

A regulação da localização de proteínas é um dos aspectos fundamentais na biologia celular vegetal. Os cloroplastos importam mais de 90% de suas proteínas do citosol, portanto, é importante caracterizar os fatores citosólicos que podem estar envolvidos no direcionamento de proteínas para as organelas. Um ensaio de duplohíbrido em leveduras com as proteínas cloroplastidiais HMPPK/TMPPase (TH1) e Glutamina Sintetase (GS) II usados como iscas revelou que a forma citosólica da glutamil-tRNA sintetase - GluRS (At5g26710) de Arabidopsis thaliana interagiu com ambas as proteínas. Estudos de Complementação da Fluorescência Bimolecular (BiFC) confirmaram tais interações in planta. Estudos com deleções na região Nterminal da GluRS mostraram que esta região é responsável pelas interações com HMPPK/TMPPase e GSII. Além disso, seis resíduos de aminoácidos parecem ser cruciais para a interação entre as proteínas. Curiosamente, foi mostrado que a GluRS está envolvida na localização de proteínas em leveduras. A fim de obter mais informações sobre o envolvimento da GluRS ns localização de proteínas nos cloroplastos, foram produzidos plantas de tabaco transgênicas expressando uma proteína quimérica, feita pela fusão do gene codificador da HMPPK/TMPPase, TH1- GFP, e GSII-GFP e posteriormente usados em ensaios de agroinfiltração com RNA de interferência (RNAi) para GluRS. Análises em microscópio confocal mostraram que TH1-GFP e GSII-GFP acumulam no citosol em vez de serem direcionados aos cloroplastos. Neste trabalho, mostramos pela primeira vez que a GluRS está envolvida na localização de proteínas cloroplastidiais em plantas e esse mecanismo é também conservado em Saccharomyces cerevisiae. / Regulation of protein localization is one of the key aspects in plant cell biology. Chloroplasts import more than 90% of their proteins from the cytosol, therefore, it is important to identify and characterize cytosolic factors that might be involved in protein delivery to the organelar envelope. A yeast two-hybrid screen with a chloroplastlocalized HMPPK/TMPPase protein and glutamine synthetase (GS), used as baits, revealed that the cytosolic form of the glutamyl-tRNA synthetase (GluRS) (At5g26710) from Arabidopsis thaliana interacted with both proteins. Bimolecular Fluorescence Complementation (BiFC) studies confirmed such interactions in planta. Deletion studies of GluRS showed that the N-terminal region of the protein is responsible for proteinprotein interactions (PPI) with TH1 and GS. In addition, six amino acid residues appeared to be crucial for PPI. Interestingly, GluRS has been also shown to be involved in regulating protein localization in yeast. In order to gain more information about the involvement of GluRS on protein localization in chloroplasts, we produced transgenic tobacco plants expressing a chimeric protein made by the fusion of TH1- GFP and GSIIGFP and agroinfiltrated with a RNA interference (RNAi) construct against GluRS. Confocal analysis showed that TH1-GFP and GSII-GFP accumulated in the cytosol instead of being targeted to chloroplasts. Here, we show for the same time that GluRS is involved in protein localization in plants and this mechanism is also conserved in Saccharomyces cerevisiae.

Introdução- Considerando o papel da glutamina como substrato energético para os enterácitos e como fornecedora de nitrogênio para o músculo esquelético, o estudo hipotetiza que a suplementação com glutamina pode contribuir na modulação da inflamação sistêmica e na preservação da massa muscular de idosos. Objetivos-avaliar os efeitos da suplementação com glutamina em alguns marcadores de inflamação e de composição corporal de idosos em risco de fragilidade. Métodos-estudo randomizado duplo-cego de intervenção. Foram recrutados idosos não institucionalizados que apresentaram de um a dois critérios de fragilidade biológica. Os idosos foram distribuídos em dois grupos: um recebeu glutamina(GLU) e outro maltodextrina, utilizado como placebo(PLA) durante seis meses, em duas doses diárias. No início e ao fmal do estudo os indivíduos foram avaliados pelo peso e estatura, para cálculo do índice de massa corporal(IMC), circunferências da cintura, quadril, panturrilha e braço(CC,CQ,CP e CB) e dobra cutânea tricipital(DCT); composição corporal porbioimpedância elétrica, observando os valores de resistência(R), reactância(Xc), ângulo de fase(AF), água extra e intracelular e capacitância; força de preensão palmar(FPM); concentração sérica de citocinas (IL-IO, IL-6 e TNF-&#945;); concentração sérica de creatinina e ureia para avaliação de função renal, por meio do cálculo da depuração de creatinina(Cockcorft&Galt); ingestão alimentar pelo recordatório alimentar de 24 horas e diário alimentar; nível de atividade fisica pelo questionário de Baecke; funcionamento intestinal pela escala de Bristol. Resultados-Foram incluídos no estudo 49 idosos, divididos 25 no GLU e 24 no PLA. Embora nenhuma das variáveis tenha apontado diferença significativa na comparação relacionada ao tempo (antes e depois da suplementação) e ao tratamento (glutamina ou placebo), a evolução de algumas variáveis indicou vantagens para o GLU, a saber: maiores valores de FPM; maiores valores do IMC, ligeiro aumento da CB e ligeira diminuição da DCT, menores variações das outras medidas corporais; valores de Xc, AF e água intracelular mostraram um melhor estado celular no GLU. Conclusões-A suplementação com glutamina em idosos em risco de fragilidade mostrou variações que podem ser interpretadas como possíveis beneficios ao funcionamento intestinal e à composição corporal. Dada a grande variabilidade dos resultados, não foi possível estabelecer diferenças estatísticas que pudessem confirmar essas variações. Estudos com amostras maiores, e com medidas prévias da permeabilidade intestinal, podem esclarecer os achados. / Introduction-Having in mind the role of glutamine as an energy substrate to enterocytes, as well as a nitrogen reserve to skeletal muscle, the study hypothesized that glutamine supplementation is capable of modulating the systemic inflammation and improving muscle mass as consequence. Objectives-to evaluate the effects of glutamine supplementation on some inflammatory markers and on the body composition of elderly in risk of frailty. Methods-randomized double-blind clinicai trial (RCT). This study included community-dwelling elderly (above 65 years old), who presented one or two criteria to develop frailty syndrome. The elderly were distributed in two groups, one of them received glutamine (GLU) and the other received placebo (PLA; maltodextrin) for 6 months, in two daily doses. In beginning and cnd of the experiment, the participants were evaluated for body weight and body height, to calculate the body mass index(BMI); waist, hip, calf and arm circumferences(WC,HC,CC,AC); tricipital skin folder(TSF); body composition by bioelectrical impedance measuring resistance, reactance, capacitance, phase angle, extra and intracellular water; grip strength; serum levei of inflammatory cytokines(IL-l0, IL-6 e TNF-&#945;); serum creatinine and urea with evaluation ofkidney function by Cockcroft & Galt equation; food intake by a 24h food record; physical activity level by Baecke questionnaire; bowel function by Bristol scale. Results-49 participants were recruited, and distributed to both groups (GLU= 24 and PLA=24). Although none of the variables showed significant statistical differences, comparing together time (before and after) and group (glutamine or placebo), but evoluation of variables to demonstrate advantages to GLU supplementation, such as: higher grip strength values; higher values of BMI, slight enhance of AC and slight reduction in TSF, lower variation in anthropometric measures; BIA results showed better cellular conditions in GLU group (from reactance, phase angle and intracellular water). Conclusions - According to our experimental conditions, the glutamine supplementation in elderly at frailty risk showed some variability which could be interpreted as benefits either to body composition and gut function. However, due to the high variability presented in the results, it was not possible to find statistical significances, to confirm those finds. Studies involving a larger sample size, and preferably with measures of intestinal permeability, could clarify our results.

Introdução: A lesão de isquemia e reperfusão (I/R) intestinal pode causar danos celular e tecidual local e em órgãos a distância. Alguns fatores podem estar envolvidos nesses processos, tais como: a geração de espécies reativas de oxigênio, mediadores inflamatórios, óxido nítrico (NO) e estresse do retículo endoplasmático (RE). Devido ao envolvimento do estresse oxidativo nas lesões de I/R intestinal, algumas opções terapêuticas com antioxidantes estão sendo estudadas e testadas nas lesões de I/R intestinal. Objetivo: Avaliar o efeito local e sistêmico da glutamina no intestino e fígado de animais submetidos à I/R intestinal. Métodos: Foram utilizados 20 ratos wistar machos divididos em quatro grupos: Sham operated (SO), Glutamina+Sham operated (G+SO), Isquemia e reperfusão intestinal (I/R); Glutamina+Isquemia e reperfusão intestinal (G+I/R). Os animais foram anestesiados e, após, realizada a laparotomia mediana e identificação da artéria mesentérica superior. A artéria foi clampeada por 30 e após esse tempo, os animais foram mantidos por mais 15 minutos em reperfusão intestinal. A glutamina foi administrada por via intraperitoneal, na dose de 25 mg/Kg diluída em 1 mL de solução fisiológica. O tratamento foi realizado uma vez ao dia, durante 48 horas antes da indução da isquemia. Foram realizadas análises séricas para a função de integridade hepática através das enzimas aspartato aminotransferase (AST), alanina aminotransferase (ALT) e fosfatase alcalina (FA) e danos ao DNA pelo ensaio cometa. Realizamos a análise histológica dos tecidos através da coloração de Hematoxilina-Eosina e imunohistoquímica para avaliar a quantidade de células marcadas com os anticorpos monoclonais IL-1β, IL-6, TNF-α e NF-B no intestino e fígado. O homogeneizado do intestino e fígado foram utilizados para a avaliação dos níveis de lipoperoxidação (LPO) através das substâncias que reagem ao ácido tiobarbitúrico (TBARS), avaliação da atividade das enzimas antioxidantes catalase (CAT), superóxido dismutase (SOD) e glutationa peroxidase (GPx), determinação dos níveis de glutationa (GSH), avaliação dos metabólitos do óxido nítrico (nitritos/nitratos) e para as análises moleculares das proteínas iNOS, NF-B, Nrf2, Keap1, SOD, NQO1, HSP70, GRP78 e ATF-6 por Western Blot. Resultados: O pré-tratamento com glutamina reduziu os níveis de LPO, óxido nítrico, danos ao DNA, bem como as enzimas de integridade hepática. Observamos que a glutamina foi eficaz na preservação da arquitetura tecidual do intestino e fígado dos animais submetidos a I/R intestinal, reduzindo parâmetros como infiltrado inflamatório, perda das vilosidades intestinais e necrose. Constatou-se que a glutamina ativou a via do Nrf2 e as enzimas antioxidantes, reduziu o dano celular, e inibiu o estresse do RE, além de reduzir os mediadores do processo inflamatório. Conclusão: Neste estudo, sugerimos que o pré-tratamento com a glutamina desempenhou um papel protetor tanto no intestino como no fígado dos animais submetidos a I/R intestinal, demonstrado pelas análises estudadas, possivelmente pela sua ação antioxidante e anti-inflamatória. / Background: Injury by intestinal ischemia and reperfusion (I/R) can cause local and cellular damage to tissues and organs at distance. Some factors may be involved in those processes, such as the generation of reactive oxygen species, inflammatory mediators, nitric oxide (NO) and endoplasmic reticulum stress. Due to the involvement of oxidative stress in intestinal I/R lesions, some therapeutic options with antioxidants are being studied and tested in order to reduce these damages. Objective: To evaluate the local and systemic effect of glutamine in the intestine and liver of animals submitted to intestinal I/R. Methods: Twenty male Wistar rats were divided into four groups: Sham operated (SO), Glutamine+Sham operated (G+SO), Intestinal Ischemia and reperfusion (I/R); Glutamine+intestinal ischemia and reperfusion (G+I/R). The animals were anesthetized and after we performed the median laparotomy and identification of the superior mesenteric artery. The artery was clamped for 30 minutes and after that the animals were maintained for another 15 minutes in intestinal reperfusion. Glutamine was administered intraperitoneally at a dose of 25 mg/kg diluted in 1 ml of saline solution. Treatment was performed once daily for 48 hours prior to induction of ischemia. Serum samples for hepatic integrity were collected, and the enzymes aspartate aminotransferase (AST), alanine aminotransferase (ALT) and alkaline phosphatase (FA) were accessed. DNA damage was evaluated by the comet assay. We performed the histological analysis of the tissues through the staining of Hematoxylin-Eosin and immunohistochemistry, in order to evaluate the amount of cells labeled with the monoclonal antibodies IL-1β, IL-6, TNF-α and NF-B in the intestine and liver. The intestinal and liver homogenates were used to evaluate the levels of lipoperoxidation (LPO) through thiobarbituric acid reactive substances (TBARS), evaluation of the activity of antioxidant enzymes catalase (CAT), superoxide dismutase (SOD) and glutathione peroxidase (GPx), determination of glutathione levels (GSH) and nitric oxide (nitrites/nitrates), and for the molecular analyzes of the iNOS, NF-B, Nrf2, Keap1, SOD, NQO1, HSP70, GRP78 and ATF-6 proteins we performed Western blot analysis. Results: Pretreatment with glutamine reduced levels of LPO, nitric oxide, DNA damage, as well as liver integrity enzymes. We observed that glutamine was effective in preserving the intestinal and liver tissue architecture of animals submitted to intestinal I/R, reducing parameters such as inflammatory infiltrate, loss of intestinal villi and necrosis. It was found that glutamine activated the Nrf2 pathway and antioxidant enzymes, reduced cell damage, and inhibited endoplasmic reticulum stress in addition to reducing mediators of the inflammatory process. Conclusion: In this study, we suggest that pretreatment with glutamine played a protective role in both intestine and liver of animals submitted to intestinal I/R, demonstrated by the present analyzes, possibly for its antioxidant and anti-inflammatory action.

Os astrócitos são células gliais do sistema nervoso central (SNC) que, entre diversas funções, tem um importante papel na manutenção do ambiente extracelular, removendo neurotransmissores e íons os quais podem ser tóxicos em altas concentrações. Estas células estão envolvidas em diversas doenças neurodegenerativas e representam um importante alvo de estudo para o desenvolvimento de estratégias terapêuticas. A técnica de cultura primária (CP) de astrócitos de ratos é amplamente utilizada como modelo para o estudo de características mecânicas e bioquímicas dessa célula em um sistema isolado. Alternativamente, astrócitos imortalizados por transfecção (AI) e a linhagem C6 de rato (C6) são usados como modelo astrocítico, uma vez que são células mais homogêneas, além de serem de fácil e rápida manipulação. No entanto, apesar de resultados divergentes serem encontrados na literatura, existe uma carência de estudos comparativos entre estes três modelos experimentais. A escolha de um modelo adequado para o estudo destas células nos permitiria estudar de forma mais precisa as funções extracelulares de proteínas como a S100B. Essa proteína pode ser liberada ou secretada principalmente por astrócitos no SNC e, apesar de possuir efeitos tróficos, exerce funções tóxicas, quando em altas concentrações no meio extracelular. Apesar disso, pouco se sabe sobre o processo de remoção da S100B extracelular. Em vista disso, o objetivo desta tese foi comparar e caracterizar funcionalmente a CP, AI e C6 no que diz respeito a diferenças morfológicas, marcadores proteicos e funções clássicas astrocíticas, bem como estudar a capacidade destas células de internalizar a proteína S100B, avaliando-se o mecanismo deste processo. Além disso, foi realizada a padronização de um ensaio colorimétrico utilizando a atividade glutamil-transferase da glutamina sintetase (GS), visto a carência deste ensaio em cultura de astrócitos e em diferentes estruturas cerebrais. Esta enzima é considerada um marcador astrocítico e sua disfunção pode comprometer o ciclo glutamina-glutamato, processo relacionado ao quadro de excitotoxicidade glutamatérgica, observado em doenças neurodegenerativas. O ensaio mostrou-se preciso, sensível, linear, específico e com alta aplicabilidade no SNC e nos modelos de cultura celular. Nossos resultados mostraram que as duas linhagens celulares (AI e C6) foram positivas para proteínas características de astrócitos, bem como funcionais no metabolismo glutamatérgico e energético. No entanto, estes parâmetros mostraram-se reduzidos em estado basal em comparação com a CP. Frente a estímulos específicos, os AI não se mostraram como um modelo reprodutível das funções astrocíticas clássicas, ao contrário da linhagem C6, a qual apresentou resposta similar aos astrócitos de CP. De forma geral a linhagem C6 representou um modelo válido para estudo das características astrocíticas estudadas, porém sempre com valores basais reduzidos quando comparados com a CP que, em nossa avaliação, representou um melhor modelo para o estudo da internalização da proteína S100B. Estas células foram capazes de endocitar a S100B extracelular por um mecanismo dependente de RAGE e dinamina. Uma vez internalizada, a S100B seguiu pela via endocítica, colocalizando com importantes marcadores, como Dextran e Lysotracker. As vesículas de S100B mostraram um aumento de direcionalidade ao longo do tempo de incubação, afetado pela variação de cálcio intracelular. Estes dados mostram a importância da escolha de um modelo in vitro adequado de cultura de astrócitos, bem como evidenciam o importante papel destas células na remoção de concentrações tóxicas da proteína S100B do meio extracelular, auxiliando na compreensão dos mecanismos de sinalização desta proteína. / Astrocytes are glial cells that participate in a variety of function of central nervous system (CNS) such as the maintenance of the extracellular environment, removing toxic concentration of ions and neurotransmitters. These cells are involved in several neurodegenerative diseases and are important targets for the development of therapeutic strategies. Astrocyte primary culture (PC) is a potent instrument to study these cells in an isolated system, allowing the elucidation of mechanistic features specific for this type of cell. An alternative to this model is the use of cell lines, such as immortalized astrocytes (IA) or C6 glioma cells (C6). These linages have the advantage to present more homogeneous features, are easily, faster and lower cost to manipulate. Despite these facilities, cell lines present highly proliferative features and some different characteristics in comparison to PC, which put into question the validity of them as an astrocytic model. The selection of a suitable model to the study of astrocytes would allow us to evaluate protein extracellular effects, such as S100B with greater reliability. This protein is released and secreted mainly by astrocytes in the CNS, exerting trophic and toxic effect in a RAGE dependent manner. S100B toxic effects are shown in high extracellular concentrations, although the clearance of this protein from the extracellular space is poorly understood. In view of this, the goal of this research was to show a comparative analysis of PC, IA and C6 regarding morphological features, protein profile and classical astrocytic functions. Furthermore, we evaluated the mechanism of S100B internalization, characterization of internalized vesicles and intracellular dynamics in astrocytes. In addition, the standardization of a colorimetric assay to measure the glutamyl-transferase activity of glutamine synthetase (GS) was performed, considering the lack of this study in culture of astrocytes and different brain structures. This enzyme is considered an astrocytic marker and any dysfunction may compromise the glutamine-glutamate cycle, which is observed in many neurodegenerative diseases. The assay was accurate, sensitive, linear, specific and with high applicability in the CNS. Our results showed that the two cell lines (IA and C6) were positive for characteristic proteins of astrocytes, although expressing less quantities then PC. Similarly, the glutamatergic and energetic metabolism and cellular communication by gap junction also showed to be reduced in lineages cells. IA did not reveal a reproducible model of classic astrocytic functions, in opposite to C6 cells that presented a similar response to PC when submitted to the same stimulus. Nevertheless, PC showed pronounced astrocytic characteristics, representing the best model for the study of S100B protein internalization. The results in this study revealed that cultured astrocytes efficiently remove fluorescently labeled extracellular S100B in a time-dependent manner by vesicle endocytosis. The internalization was RAGE and dynamine dependent. In time, vesicles capturing S100B exhibit directional mobility, meaning that vesicles get functionally attached to the cytoskeleton. Moreover, the mobility of vesicles capturing S100B was affected by changes in [Ca2+]. These data support to the understanding of the mechanism of extracellular signaling of S100B protein, as well as the role of astrocytes in this regulation.