Para estudar os mecanismos celulares que levam à mudança de cor cromomotora em crustáceos investigamos os cromatóforos ovarianos vermelhos do camarão de água doce Macrobrachium olfersi. A natureza do receptor do hormônio agregador de pigmento vermelho (RPCH) localizado na membrana plasmática é desconhecida. Muitos eventos das cascatas de sinalização induzidas por Ca2+ e GMPc, assim como os tipos de motores moleculares por elas ativados, são ainda obscuros. Avaliamos, farmacologicamente, pela perfusão in vitro dos cromatossomos com pigmentos inicialmente dispersos, possíveis funções do receptor acoplado à proteína G (GPCR), de receptores de glutamato não-NMDA (rGlu), da óxido nítrico sintase (NOS), da proteína cinase G (PKG), da cinase (MLCK) e da fosfatase (MLCP) da cadeia leve da miosina, da protéina cinase Rho (ROCK) e da miosina II não-muscular no mecanismo que induz a translocação pigmentar. Também investigamos a presença de microfilamentos de actina, microtúbulos, miosinas, cinesina e dineína, por microscopia de fluorescência. A inibição do GPCR com GDP--S (10 µM) não tem efeito significativo, mas com AntPG (5 µM) a agregação induzida por RPCH é inibida em 50%, e tem velocidade máxima de 13,3 ± 2,1 m/min (= RPCH-controle, 16,7 ± 1,6 m/min, P=0,85), seguida de dispersão espontânea. A inibição de rGlu com CNQX (50 µM) causa sutil hiperdispersão e inibe 25% da agregação induzida por RPCH, com velocidade máxima de 16 ± 1,5 µm/min (= RPCH-controle, P=0,95). A estimulação de rGlu com AMPA (30 µM) causa forte hiperdispersão (115%) e não afeta a agregação em relação ao RPCH-controle (velocidade máxima de 16,3 ± 1,8 µm/min, P=0,86). Com a inibição da NOS por L-NAME (5 mM), a agregação induzida por RPCH dura 14 min e chega aos 43,5 ± 10% de dispersão, com velocidade máxima de 11,1 ± 1,3 µm/min (= RPCH-controle, P=0,38). Com a PKG inibida por rp-sGMPc-trietilamina (3 µM), a agregação induzida por RPCH chega aos 36,2 ± 5,6% de dispersão em 12 min, com velocidade máxima de 16,9 ± 1,8 µm/min (= RPCH-controle, P=0,626), seguida de dispersão espontânea. A inibição da MLCP com cantaridina (10 µM) acelera a fase rápida da agregação induzida pelo RPCH (25,1 ± 2,6 µm/min, P= 0,017) e inibe sutilmente sua fase final (9,2 ± 5,1% após 30 min). A inibição da MLCK com ML-7 (10 µM) não afeta significativamente a agregação induzida pelo RPCH, que atinge 8,7 ± 3,14% de dispersão com velocidade máxima de 14,1 ± 1,6 µm/min (= RPCH-controle, P= 0,277). As inibições da ROCK com Y-27632 a 3 µM e H-1152 a 50 nM afetam a agregação pigmentar induzida por RPCH em 15,4 ± 4,8% e 32,8 ± 14,3%, e as velocidades máximas são similares ao RPCH-controle, de 18 ± 3,5 m/min (P=0,86) e 13,9 ± 2,3 m/min (P=0,9), respectivamente. Com H-1152 ocorre dispersão espontânea; e com ambos os compostos a dispersão durante a lavagem do RPCH é acelerada. A inibição da miosina II não-muscular com blebistatina reduz a resposta ao RPCH, havendo agregação até os 47 ± 6,2% em 16 min, com velocidade máxima de 9,1 ± 1,5 µm/min, (= RPCH-controle, P= 0,007), seguida de dispersão espontânea; a dispersão com a lavagem do RPCH ocorre normalmente. Por microscopia de fluorescência foram identificados microtúbulos, presentes nas extensões celulares com o pigmento agregado; microfilamentos de actina, aparentemente formandos trilhos aos grânulos pigmentares; miosina II não-muscular, em associação ao citoesqueleto; miosina esquelética e muscular, cinesina e dineína, em associação aos grânulos pigmentares. Evidenciamos que o receptor do RPCH pode ser do tipo GPCR. Os receptores pGlu não parecem ter papel na transdução de sinal deste neuropeptídeo. A NOS, a PKG, a MLCP e a ROCK têm papéis importante na agregação pigmentar, mas a MLCK aparentemente não. Sugerimos que o RPCH se acopla a um receptor associado à proteína G0 na membrana plasmática, e concomitantemente à elevação da concentração intracelular de Ca2+, desencadeia a ativação da NOS, que produz NO, estimulando da GC-S a liberar GMPc. Este segundo mensageiro ativa a PKG, que fosforila um sítio de ativação da miosina. O movimento da miosina é impulsionado por ciclos de fosforilação/defosforilação em um sítio regulatório de suas cadeias leves, catalizados pela MLCP e pela ROCK. Um dos tipos de miosina ativada pela PKG pode ser a miosina II não-muscular, que parece efetuar principalmente a fase lenta da agregação pigmentar. Outras miosinas e a dineína possivelmente também participam da agregação, enquanto que a cinesina parece ter papel na dispersão pigmentar. / To study the cellular mechanisms that lead to cromomotor color changes in crustaceans, we investigated the red ovarian chromatophores of the freshwater shrimp Macrobrachium olfersi. The nature of the receptor for red pigment concentrating hormone (RPCH) in the plasma membrane is unknown. Many events of the induced Ca2+ and GMPc signaling cascades, as well types of molecular motors activated are still obscure. We evaluated, using pharmacological perfusions in vitro of chromatossomes with initially dispersed pigments, putative functions of a G protein coupled receptor (GPCR), non-NMDA glutamate receptors (rGlu), nitric oxide sintase (NOS), protein kinase G (PKG), myosin light chain kinase (MLCK) and phosphatase (MLCP), Rho protein kinase (ROCK) and non-muscular myosin II in the mechanism that induces pigment translocation. We also investigated by fluorescence microscopy the presence of myosins, kinesin, dinein, actin microfilaments and microtubules. GPCR inhibition with 10 µM GDP--S has no significant effect, but 5 µM PGAnt inhibits 50% of RPCH-triggered aggregation, that has maximum velocity of 13,3 ± 2,1 m/min (= RPCH-control, 16,7 ± 1,6 m/min, P=0,85), followed by spontaneous dispersion. rGlu inhibition with 50 µM CNQX causes subtle hyperdispersion and inhibits 25% RPCH induced aggregation, with a maximum velocity of 16 ± 1,5 µm/min (= RPCH-control, P=0,95). rGlu stimulation with 30 µM AMPA causes strong pigment hyperdispersion (115%) but does not affect aggregation compared to RPCH-control (16,3 ± 1,8 µm/min maximum velocity, P=0,86). NOS inhibition with 5 mM L-NAME affects RPCH-triggered aggregation, that lasts 14 min and reaches 43,5 ± 10% dispersion, with maximum velocity of 11,1 ± 1,3 µm/min (= RPCH-control, P=0,38). PKG inhibition with 3 µM rp-cGMPs-thrietylamine affects RPCH-triggered aggregation, that lasts 2 min and reaches 36,2 ± 5,6% dispersion with maximum velocity of 16,9 ± 1,8 µm/min (= RPCH-control, P=0,626), followed by spontaneous dispersion. MLCP inhibition with 10 µM cantharidin accelerates the RPCH-triggered aggregation fast phase (25,1 ± 2,6 µm/min, P= 0,017) and subtly inhibits final aggregation (9,2 ± 5,1% after 30 min). MLCK inhibition with 10 µM ML-7 does not significantly affect RPCH-induced aggregation, that reaches 8,7 ± 3,14% dispersion with a maximum velocity of 4,1 ± 1,6 µm/min (= RPCH-control, P= 0,277). ROCK inhibition with 3µM Y-27632 or 50 nM H-1152 decreases RPCH-triggered pigment aggregation by 15,4 ± 4,8% and 32,8 ± 14,3%; maximum velocities are similar to RPCH-control, 18 ± 3,5 m/min (P=0,86) and 13,9 ± 2,3 m/min (P=0,9), respectively. H-1152 induces spontaneous dispersion; dispersion during RPCH washout is accelerated by both Y-27632 and H-1152. Non-muscular myosin II inhibited with blebbistatin reduces the response to RPCH, aggregation reaching 47 ± 6,2% in 16 min, with a maximum velocity of 9,1 ± 1,5 µm/min (= RPCH-control, P= 0,007), followed by spontaneous dispersion; RPCH washout leads to normal dispersion. Microtubules are present in the cellular extensions in chromatophores with aggregated pigments; actin microfilaments, apparently form trails to associate with pigment granules; non-muscular myosin II is associated with the cytoskeleton; skeletal and muscular myosin, kinesin and dinein, associated with the granules, were revealed by fluorescence microscopy. We showed that the RPCH receptor may be a GPCR. A pGlu receptor does not seem to be present and play a role in signal transduction. NOS, PKG, MLCP and ROCK play important roles in pigment aggregation, although MLCK apparently does not. We suggest that RPCH binds to a G0 protein coupled receptor in the plasma membrane, and together with cytosolic [Ca2+] increase, triggers NOS activation, producing NO, that stimulates GC-S to release cGMP. This second messenger activates PKG, that phosphorylates an activation site on myosin, whose movements are driven by a phosphorylation/dephosphorylation cycle at a regulatory site on the myosin light chain, catalyzed by MLCP and ROCK. One of the PKG activated myosins may be non-muscular myosin II, which seems to effect mainly the slow phase of pigment aggregation. Other myosins and dinein possibly also participate in pigment aggregation, while kynesin seems to play a role in pigment dispersion.

Adicionalmente às alterações estruturais e funcionais observadas na insuficiência cardíaca (IC), as alterações na dinâmica do Ca2+ intracelular apresentam uma relação negativa com a contratilidade e função cardíaca. Para evitar a progressão da IC, o tratamento desta síndrome, conta atualmente com intervenções multifatoriais, incluindo a terapia farmacológica, com destaque aos -bloqueadores, e a terapia não medicamentosa incluindo o treinamento físico aeróbico, que quando realizado em intensidade adequada melhora a tolerância ao esforço e a qualidade de vida do portador de insuficiência cardíaca. É bem conhecido que os -bloqueadores melhoram a função cardíaca e dinâmica do Ca2+ intracelular na IC, além de minimizar a remodelação cardíaca, no entanto, ainda existem controvérsias sobre qual o melhor -bloqueador a ser utilizado e seus efeitos específicos na regulação de Ca2+ intracelular. Quanto aos efeitos do treinamento físico aeróbico na IC, seu efeito é reconhecido na melhora da tolerância aos esforços e qualidade de vida do paciente, o que é atribuído principalmente, a ganhos vasculares e músculos-esqueléticos. Em relação à função cardíaca, em trabalho anterior do nosso laboratório, o treinamento físico aeróbico melhorou a função cardíaca associado à melhora nos transientes de cálcio do miócito cardíaco. Como tanto o treinamento físico como os -bloqueadores apresentaram seus respectivos efeitos positivos, mas diferenciados, na presente tese estudou-se o efeito associado do treinamento físico ao tratamento com -bloqueadores sobre a função cardíaca e o fluxo de cálcio no cardiomiócito. Além disso, comparou-se qual -bloqueador (metoprolol ou carvedilol) seria mais efetivo na associação com o treinamento físico. Dividimos nossa amostra em 6 grupos, todos com IC. Dentre eles, 3 foram mantidos sedentários; salina (S), metoprolol (M) e carvedilol (C) e 3 foram treinados; treinados (T), treinados e tratados com metoprolol (MT) e treinados e tratados com carvedilol (CT). Verificamos que apenas os camundongos com IC treinados melhoraram a tolerância ao esforço, medida por teste máximo em esteira rolante, o que não foi observado no tratamento farmacológico isoladamente. Quanto à função cardíaca, observamos uma melhora da função nos grupos que realizaram treinamento físico ou foram tratados com metoprolol ou carvedilol isoladamente. Nos grupos que associaram as terapias farmacológicas e nãofarmacológica, observamos uma melhora da função apenas no grupo treinado carvedilol associada a um aumento da expressão da SERCA 2, proteína esta, envolvida na recaptação do Ca2+ para o reticulo sarcoplasmático, e, portanto, relacionada ao relaxamento da bomba cardíaca, apesar de não se observar aumento no pico do transiente de cálcio em cardiomiócitos isolados. Em conjunto, os resultados sugerem uma associação preferencial entre o treinamento físico e o carvedilol o que pode trazer implicações clínicas futuras importantes para o tratamento da IC. / In heart failure (HF), structural and functional alterations in myocardium are often paralleled by, defects in intracellular Ca2+ transients.. Within therapeutical strategies for heart failure, it is worth mentioning -blockers and aerobic exercise training. It is known that -blockers improve cardiac function and Ca2+ handling in heart failure. Indeed, -blockers present cardiac antiremodeling effects, but there are many controversies concerning which - blocker is more efficient in HF treatment and which would be its specific effects in Ca2+ regulation. In relation to aerobic exercise training effects in HF, it is important to highlight its positive effects in exercise tolerance and life quality improvement associated with vascular and skeletal muscle gains. We also observed previously that exercise training improves cardiac function associated with improved calcium transients in cardiac myocytes. Taking into consideration the positive impact of both exercise training and -blockers, presently we studied the associative effect of exercise training and -blockers on cardiac function and Ca2+ handling in cardiomyocytes in sympathetic hyperactivity induced HF in mice. We further compared which -blocker (metoprolol or carvedilol) would be more effective to be associated with exercise training. HF mice were assigned into 6 different groups, being 3 of them sedentary: saline (S), metoprolol (M) and carvedilol (C) and 3 exercisetrained: trained (T), trained and treated with metoprolol (MT), and trained and treated with carvedilol (CT). We observed that only HF mice exercise-trained improved exercise tolerance evaluated by maximum exercise test on a treadmill, which was not observed in -blocker treatment alone. Both exercise training and -blockers improved cardiac function evaluated by echocardiography, respectively. When exercise training was associated with -blockers, only HF mice exercise-trained and carvedilol-treated improved cardiac function associated with increased expression of SERCA 2 protein levels, which is involved in sarcoplasmic Ca2+ reuptake and cardiac relaxation. This response was not paralleled by changes in peak Ca2+ transients in isolated cardiac myocytes. Our results provide evidence for a superior effect of exercise training associated with carvedilol for improving cardiac function in HF mice.

Recentemente foi demonstrado que na insuficiência cardíaca (IC), a via final das doenças circulatórias e a maior causa de internação em idosos no Brasil, os danos morfo-funcionais da musculatura esquelética representam um preditor independente de mortalidade. Por outro lado, é conhecido que o treinamento físico aeróbico previne o aparecimento desses prejuízos, que potencialmente podem ter relação com alterações no transporte intracelular de Ca2+. Nesse sentido, o objetivo principal do presente estudo foi avaliar o efeito da IC e do treinamento físico aeróbico na IC em relação à função da musculatura esquelética, à expressão de proteínas que transportam Ca2+ no sóleo e no plantar (DHPRα1, DHPR α2, DHPR β1, RYR, NCX, SERCA 1, SERCA 2, parvalbumina) e à atividade da via proteolítica dependente deste íon nestes músculos (calpaína e calpastatina). Foram utilizados camundongos machos C57B7/6J controle e com inativação dos genes para os receptores α2A e α2C adrenérgicos com 7 meses de idade, quando estes apresentam IC induzida por hiperatividade simpática e 50% de mortalidade. A função muscular foi avaliada pelos testes de deambulação e resistência à inclinação. Tanto a expressão protéica como a atividade proteolítica foram avaliadas por Western blot. Os animais com IC apresentaram disfunção muscular, prejuízos nas proteínas relacionadas ao transiente de Ca2+ tanto no sóleo como no plantar, além de alterações na via proteolítica dependente deste íon em relação aos controle. O treinamento físico, por sua vez, preveniu o aparecimento dessas alterações funcionais e moleculares nos animais com IC. Em conclusão, o treinamento físico aeróbico mostrou-se uma terapia efetiva para a síndrome / Heart failure (HF) is a clinical syndrome with poor prognosis characterized by exercise intolerance, early fatigue and skeletal muscle myopathy, which has been considered an independent predictor of mortality. Conversely, aerobic exercise training prevents skeletal muscle dysfunction, which might be related to altered intracellular Ca2+ handling. Therefore, we tested whether HF would lead to alterations in skeletal musculature function related to changes in Ca2+ handling proteins expression (DHPRα1, DHPR α2, DHPR β1, RYR, NCX, SERCA 1, SERCA 2, parvalbumin) and activity of the Ca2+-dependent proteolysis (calpain and calpastatin) in soleus and plantaris muscles. The potential role of exercise training in preventing Ca2+ handling alterations was also studied. Male wild type and α2A e α2C adrenoceptor knockout (KO) mice on a C56BL/6J genetic background were studied at 7 months of age, when KO mice display HF and skeletal muscle myopathy associated with sympathetic hyperactivity and 50% of mortality. KO mice displayed skeletal muscle dysfunction paralleled by altered Ca2+ handling protein expression and Ca2+- induced proteolysis in both soleus and plantaris. Interestingly, exercise training prevented skeletal muscle dysfunction and Ca2+-induced proteolysis in both soleus and plantaris. Collectively, we provide evidence that improved net balance of Ca2+ handling proteins and decreased Ca2+-induced proteolysis upon exercise training is, at least in part, a compensatory mechanism against skeletal muscle myopathy of sympathetic hyperactivity-induced HF

A desnutrição proteica continua sendo um dos principais problemas nutricionais do mundo. Trabalhos de nosso laboratório e de outros autores evidenciam que entre as alterações presentes na desnutrição proteica, está a alteração do tecido hemopoético, com modificações em componentes da matriz extracelular, alterações no ciclo celular da célula tronco/progenitora hemopoética, redução da produção de precursores hemopoéticos, tanto na série eritrocitária como na série leucocitária, levando a anemia e leucopenia. Os mecanismos de participação do Ca2+ nas células da medula óssea são pouco conhecidos, porém, sabe-se que ele atua no processo de hemopoese. Têm sido descrito que elevações da concentração de Ca2+ citoplasmático induzem a proliferação e diferenciação de células mielóides. A ação dessa via em indivíduos desnutridos também é pouco conhecida. Este estudo tem como objetivo avaliar o estabelecimento da celularidade medular in vitro, bem como investigar mecanismos moleculares envolvidos na proliferação e diferenciação dessa celularidade, além de avaliar a ação do cálcio na presença da interleucina-3 em células-tronco hemopoéticas murinas e sua modulação para avaliar alterações na via das MAPKs. Camundongos C57BL/6, machos e adultos foram submetidos à desnutrição proteica e, após a perda de aproximadamente 20% de seu peso corporal, as células da medula óssea foram colhidas. Essas células foram imunofenotipadas, além de reagirem com anticorpos específicos para caracterização da célula-tronco hemopoética e proteínas da via de sinalização de cálcio intracelular. Observamos que a celularidade do estroma medular em cultura de longa duração de animais desnutridos é alterada, principalmente em células de origem mesenquimal, que aparecem em maior número em desnutridos ao longo dos dias de cultura. Além disso, as ondas de cálcio intracelular estavam diminuídas em animais desnutridos, bem como as proteínas p-PKC, p-PLCy, CAMKII, p-AKT e p-STAT5 não respondem ao estímulo de IL-3, levando a uma deficiência da expressão das MAPK: ERK 1/2, JNK e p38. A desnutrição proteica pode causar alterações na celularidade estromal da medula óssea e na diferenciação das células tronco hemopoéticas pela via das MAPKs estimulada por IL-3. / Protein malnutrition remains one of the world\'s major nutritional problems. Studies from our laboratory and others shown that alterations in protein malnutrition include hemopoietic tissue alterations, changes in extracellular matrix components, changes in the hemopoietic stem/progenitor cell tissue, reduction in the production of hemopoietic precursors, in the erythroid series as in the mieloyd series, leading to anemia and leukopenia. Mechanisms of Ca2+ participation in bone marrow cells are poorly understood, but no hemopoiesis has been developed. Elevations of cytoplasmic Ca2+ concentration in proliferation and differentiation of myeloid cells were included. Such an action through malnourished animals is also a little known. This study aims to evaluate the establishment of cellularity in vitro as well as investigate the molecular involvement in cell proliferation and differentiation, as well as to evaluate the action of calcium in the presence of IL-3 in hemopoietic stem cells and its modulation by analytical evaluations in the MAPKs pathway. C57BL/6, male adult mices were subjected to protein restriction and, after loss of approximately 20% of their body weight, bone marrow cells were harvested. These were immunophenotyped in addition to specific activation terms for the hemopoietic stem cell and intracellular signaling pathway proteins. We observed that the bone marrow cells in long-term culture of malnourished animals is altered, mainly in cells of mesenchymal origin, which appears in greater numbers in undernourished throughout the days of culture. In addition, as intracellular calcium waves decreased in malnourished animals, as well as the p-PKC, p-PLC, CAMKII, p-AKT and p-STAT5 proteins did not respond to IL-3, sugesting expression of the expression of MAPK: ERK 1/2, JNK and p38. Protein malnutrition may have changes in bone marrow capacity and differentiation of hemopoietic stem cells through IL-3-stimulated MAPKs.

Os corantes ciânicos com dois cromóforos possuem características espectrais e energéticas vantajosas para aplicação em Terapia Fotodinâmica (TFD) do câncer. Entretanto, sua fotoatividade contra neoplasias não foi ainda estudada nem in vivo nem in vitro. Nesta tese apresentamos os resultados dos estudos in vitro dos mecanismos da fotocitotoxicidade dos corantes ciânicos com dois cromóforos (BCD) com ângulos entre os cromóforos = 1800, 1500 e 900 contra células neoplásicas, com a finalidade de avaliar a potencialidade da aplicação dos BCD como fotossensibilizadores (FS) em TFD. Os estudos foram realizados em comparação com o fotossensibilizador Photogem®,que já está sendo aplicado em TFD. Foram estudados o efeito fototóxico, a distribuição intracelular do BCD e a contribuição de apoptose e necrose na morte celular induzida por ele. Além disso, foi realizada a busca da formulação farmacêutica adequada para aplicação tópica do BCD180. Nos estudos da fotocitotoxicidade foram utilizadas as células neoplásicas de melanoma murino B16F10, melanoma humano C8161, adenocarcinoma de colo retal humano HT29, leucemia T humano (Jurkat) e leucemia mielóde aguda humana Hl-60. A citotoxicidade foi estudada em função da dose da irradiação, da concentração do FS e do tempo de incubação das células com FS. Todos os compostos testados apresentaram baixa citotoxicidade no escuro, quando sob irradiação com luz visível (? > 600 nm) sua citotoxicidade aumentou consideravelmente. Observamos que para todos os tipos de células neoplásicas a fotocitotoxicidade dos BCD, depois de atingir seu máximo na variação do tempo de incubação, é igual ou ultrapassa a fotocitotoxicidade do Photogem® nas mesmas condições experimentais. O estudo comparativo do BCD180 e dos BCD150 e BCD90 mostrou que nas mesmas condições experimentais os dois últimos possuem fotocitotoxicidade maior do que o BCD180. O conjunto dos resultados obtidos mostra que os BCD? podem ser considerados promissores FS para TFD do câncer. Os estudos através de microscopia de fluorescência da distribuição intracelular do BCD180 e dos marcadores fluorescentes das mitocôndrias Mitotracker GreenTM e Rodamina 123 e do núcleo 4\',6-diamidino-2-phenylindole (DAPI) mostraram que o BCD180 se localiza preferencialmente na região das mitocôndrias. Os mecanismos da morte celular induzida pelo BCD180 foram analisados através do estudo da morfologia das células Jurkat, liberação da fosfatidilserina, liberação do citocromo c, ativação da caspase-3 e do efeito na citotoxicidade do BCD180 da proteína Bcl-2 (inibidor do citocromo c). A análise mostrou que a apoptose é a principal responsável pela morte celular induzida pelo BCD180 no escuro, enquanto que, sob irradiação luminosa, tanto a apoptose quando a necrose contribuem para a morte celular, e a contribuição da necrose aumenta com o aumento da concentração do BCD180 e do tempo de pós-irradiação. A apoptose ocorre, provavelmente, pela via intrínseca ou mitocondrial. Além disso, foram realizados os testes de permeação cutânea do BCD180 utilizando várias formulações farmacológicas e foi determinado que a mistura de 10% de monoleína em propilenoglicol possui melhores características entre todas as formulações testadas. / Cyanine dyes with two chromophores possess vantage spectral and energetic characteristics for application in Photodynamic Therapy (PDT) of cancer. At the same time, their photoactivity against neoplasias was not yet studied neither in vivo, nor in vitro. In this thesis, we present the results of in vitro studies of photocytotoxicity mechanisms of cyanine dyes with two chromophores (BCD) with angles = 180,150 and 90 between chromophores against neoplasic cells, with the objective to evaluate BCD potentiality to be applied as photosensitizers (PS) to Photodynamic Therapy (PDT). The studies were realized in comparison with photosensitizer Photogem®, which is already applied to PDT. The BCD? phototoxic effect, their intracellular distribution and contribution of the apoptosis and necrosis in the cell death induced by BCD were studied. Besides, the search of adequate pharmaceutical formulation for BCD180 topic application was realized. The neoplasic cell lines of melanoma B16F10 in mice, human melanoma C8161, human colon adenocarcinoma HT29, human T-cell leukemia (Jurkat) and human leukemia Hl-60, were used in the study of photocytotoxicity, which was studied as a function of irradiation dose, PS concentration and incubation time of cells with PS. All tested compounds demonstrated low cytotoxicity in the darkness, while under irradiation by visible light (? > 600 nm) their cytotoxicity considerably increased. It was observed that for all types of neoplasic cells BCD photocytotoxicity under the same experimental conditions is equal or exceeds that of Photogem® when reaches the maximum with the incubation time variation. The comparative study of BCD180 with BCD150 and BCD90 demonstrated that under the same experimental conditions two latter compounds possess photocytotoxicity exceeding that of BCD180. A set of the results obtained demonstrates that BCD can be considered as promising PS for PDT of cancer. The study of intracellular distribution of BCD180, and of mitochondria and nucleus fluorescence selective probes Mitotracker GreenTM, Rhodamine 123 and 4\',6-diamidino-2-phenylindole (DAPI) show that BCD180 is mostly localized in the region of mitochondria. The mechanisms of the cell death induced by BCD180 were analyzed in the study of Jurkat cells morphology, phosphatidyl serine and cytochrome c liberation, caspase-3 activation, and by protein Bcl-2 (cytochrome c inhibitor) effect on BCD180 cytotoxicity. The analysis demonstrated that apoptosis is the main responsible for the cell death induced by BCD180 in darkness, while under light irradiation both apoptosis and necrosis contribute to the cell death, and necrosis contribution increases with BCD180 concentration and post-irradiation time.The apoptosis is probably realized by an intrinsic or mitochondrial way. Besides, the tests of BCD180 cutaneum permeation were realized using various pharmacological formulations. It was determined that among all formulations tested, the mixture of 10% of monoleine in propylene glycol possesses the best characteristics.

O objetivo do trabalho foi determinar o pHi, a capacidade tamponante do citosol na ausência de CO2/HCO3- (βi) de neurônios dos gânglios das raízes dorsais e investigar a expressão de trocadores Na+/H+ e sua função na regulação do pHi. O pHi foi estimado com o indicador fluorescente BCECF. A operação do trocador era quantificada na recuperação da acidose intracelular induzida experimentalmente. Na ausência do tampão CO2/HCO3- a taxa de alcalinização (k) deve-se, por hipótese, ao transporte de H+ pelo trocador. A hipótese foi confirmada pela ação de agentes farmacológicos, e.g., amiloride. Em soluções tamponadas por CO2/HCO3- as células tem pHi de 7,24 e, em soluções tamponadas com HEPES, 7,04. A βi foi de 8,17 mM/pH. As células se recuperam da acidose com k médio de 0,0138 s-1. O efeito inibitório do amiloride em concentração de 1 mM deve-se ao fato dos fenótipos celulares expressarem diferentes isoformas do trocador. Segundo RT-PCR, todas as 5 isoformas do trocador são expressas e a quantidade de RNAm, avaliada por qPCR, é maior para a NHE1, seguida de NHE5. / The objective here was to determine intracellular pH (pHi), cytosolic buffering power in CO2/HCO3- free medium (βi) of neurons from dorsal root ganglia and to investigate the functional expression of the Na+/H+ exchangers in the regulation of pHi. pHi was estimated with fluorescence indicator BCECF. Exchanger operation was quantified during recovery from intracellular acidification induced experimentally. In CO2/HCO3- free medium the alkalinization rate (k) is due, hypothetically, H+ extrusion by the exchanger. This assumption was confirmed by action of pharmacologic agents, e.g., amiloride. In medium buffered with CO2/HCO3- cells have pHi of 7.24 and, in medium buffered with HEPES, 7.04. βi calculated was 8.17 mM/pH. Cells recovery from acidosis with mean k of 0.0138 s-1. Inhibitory effect of amiloride in 1 mM concentration is due to cellular phenotypes expressing different Na+/H+ exchanger isoforms. According to RT-PCR, all the five exchanger isoforms are expressed and mRNA quantity, evaluated by qPCR, is greater to NHE1, followed by NHE5.

O prion celular (PrPc) é uma glicoproteína ligada à membrana plasmática por uma âncora de GPI (glycosylphosphatidylinositol). A sua isoforma anormal (PrPsc) é uma molécula infecciosa que causa várias doenças neurodegenerativas em mamíferos. A etiologia dessas doenças está associada a uma mudança conformacional pós-traducional de PrPc que ocorre após sua internalização (Prusiner, 1998). Na tentativa de desvendar as funções fisiológicas de PrPc, nosso grupo tem identificado e caracterizado as interações celulares que PrPc participa. A primeira delas é a interação entre PrPc e STI1 (Stress Inducible Protein 1). Essa interação transduz sinalização por cAMP e PKA levando a neuroproteção contra morte celular programada (Chiarini e cols, 2002; Zanata e cols, 2002). A segunda é a interação específica que existe entre PrPc e as proteínas da matriz extracelular, laminina e vitronectina, contribuindo para os processos neuronais, tais como crescimento, manutenção (Graner e cols., 2000 a e b) e regeneração dos neuritos (Hajj e cols., submetido), além da formação de memória de curta e longa duração (Coitinho e cols., submetido). Na primeira parte deste trabalho, procuramos investigar os genes regulados pelos sinais resultantes dessas interações e também pela remoção de PrPc usando a técnica de \"differential display\'\' RT-PCR. Na segunda parte do trabalho, caracterizamos que a interação PrPc - laminina é capaz de induzir uma sinalização transitória de cálcio, a qual ocorre mesmo na ausência de cálcio do meio extracelular. PrPc é uma molécula que cicla continuamente entre a membrana plasmática e os compartimentos intracelulares. Estudos recentes têm correlacionado o processo de internalização de PrPc com alguns dos seus papeis fisiológicos, tais como, homeostase de Cu2 + (Brown, 2001 ), interação com receptor de laminina (Gauczynski e cols, 2001) e até na conversão de PrPc para PrPsc (McKinley e cols, 1991; Arnold e cols, 1995). Portanto, na terceira parte deste trabalho, caracterizamos a localização e o tráfego celular de PrPc mostrando que PrPc está localizado na membrana plasmática e em compartimentos intracelulares e que trafega pelo Golgi, membrana plasmática, endossomos iniciais e de reciclagem. Foram mapeados ainda domínios na região amino-terminal responsáveis pela internalização de PrPc e na região carboxi-terminal como participantes da via secretora. Este trabalho contribuiu para o esclarecimento de alguns eventos biológicos relacionados à sinalização e ao tráfego de PrPc. Estes achados são de grande importância para a determinação das funções celulares de PrPc e ainda dos mecanismos envolvidos com as doenças relacionadas com esta molécula. / The cellular prion protein (PrPc) is a glycoprotein anchored to the plasma membrane by GPI (Glycosyl-phosphatidylinositol). Its abnormal isoform (PrPsc) is the infectious protein responsible for several neurodegenerative diseases. The main etiology of the prion diseases is related to conformational changes in the PrPc molecule, which occur after its internalization (Prusiner, 1998). In order to elucidate the physiological functions of PrPc, our group identified and characterized interactions between PrPc and other cellular molecules. The first is the interaction between PrPc and STI 1 (Stress Inducible Protein 1). This interaction has an important role in the neuroprotection against apoptosis through cAMP and PKA signaling (Chiarini et al., 2002; Zanata et al., 2002). PrPc also interacts with proteins of the extracellular matrix such as laminin and vitronetin. These interactions contribute for neurite outgrowth, maintenance and regeneration (Graner et al., 2000 a and b; Hajj et al., submitted) and also in memory formation (Coitinho et al., submitted). In the first part of this work we have applied the differential dysplay RTPCR technique in order to identify genes that are regulated by PrPc - STI 1 interaction and also by the deletion of PrPc. In the second part we have demonstrated that PrPc-laminin interaction induces transient calcium signaling in neuronal cells, which occurs even in the absence of extracellular calcium. PrPc cycles continuously between the plasma membrane and intracellular compartments. This mechanism is associated with some of the physiological function of PrPc, such as Cu2+ homeostasis (Brown, 2001 ), interaction with laminin receptor (Gauczynski et al., 2001 ), and PrPc conversion into PrPsc (McKinley et al., 1991; Arnold et al., 1995). Thus, in the third part of this project, we have characterized the PrPc localization at the cell surface and in intracellular compartments. The protein trafficking through Golgi apparatus, plasma membrane, early and recycling endosomes was also defined. Moreover, we have determinated that N-terminus PrPc domain is responsible for its internalization while C-terminus participates in PrPc delivery. Therefore, this work has contributed to elucidate biological events related to the cell signaling and trafficking of PrPc, which are important for the characterization of PrPc physiological functions and to understand the pathological mechanisms related to this molecule.

O sistema de mobilização intracelular de poli-3-hidroxibutirato (P3HB) em Burkholderia sacchari foi analisado. A busca em genomas de Burkholderia spp. identificou duas oligômero hidrolases (PhaY1 e PhaY2) e pelo menos três P3HB despolimerases intracelulares (PhaZa1, PhaZa2 e PhaZd1). Mutantes de B. sacchari afetados na mobilização de P3HB e complementados com genes de Ralstonia eutropha apresentaram um aumento expressivo nas taxas de mobilização de P3HB, especialmente quando o gene phaZa1 foi superexpresso. A superexpressão dos genes phaZa2 ou phaZa3 também conduziu a aumentos nas taxas de mobilização embora em um grau menor que os valores obtidos com phaZa1. Dois mutantes afetados na mobilização de P3HB foram obtidos utilizando o transposon mini-Tn5 (NAM03 e NAM04). NAM03 apresentou interrupção em gene que codifica uma P3HB despolimerase intracelular (PhaZa1). NAM04 apresentou interrupção em gene anotado como serino peptidase LonA. Este pode representar um ativador da mobilização ou uma nova P3HB despolimerase intracelular. / The intracellular poly-3-hydroxybutyrate (P3HB) mobilization system in Burkholderia sacchari was analyzed. A search in Burkholderia spp. genomes identified two oligomer hydrolases (PhaY1 and PhaY2) and at least three intracellular P3HB depolymerase (PhaZa1, PhaZa2 e PhaZd1). B. sacchari mutants affected on P3HB mobilization and complemented by Ralstonia eutropha genes showed an expressive increase on P3HB mobilization rates, especially when phaZa1 was overexpressed. The overexpression of phaZa2 or phaZa3 also increased the mobilization rates though to a lesser extent than phaZa1. Two mutants affected on P3HB mobilization were obtained using the transposon mini-Tn5 (NAM03 and NAM04) .NAM03 was disrupted in a gene encoding an intracellular P3HB depolymerase (PhaZa1). NAM04 was disrupted in a gene annotated as a serine peptidase LonA. This could be a mobilization activator or a new intracellular P3HB depolymerase.

Os receptores a2-adrenérgicos pré-sinápticos (a2 AR) regulam a função cardiovascular através da inibição da liberação do neurotransmissor no terminal nervoso simpático. Recentemente, foi publicado que a ablação dos subtipos a2A e a2C -AR em camundongos (KO) leva a hiperatividade simpática com evidências de disfunção cardíaca aos 4 meses de idade. Esses camundongos constituem um modelo experimental para o estudo dos tratamentos farmacológicos e não farmacológicos para a prevenção e o tratamento da insuficiência cardíaca. Nós estudamos se o treinamento físico melhoraria a função cardíaca e a expressão de proteínas cardíacas envolvidas no controle do Ca2+ intracelular em camundongos KO. Métodos e Resultados: Camundongos controle e KO foram estudados dos 3 aos 5 meses, onde a cardiomiopatia está em estágio inicial, e divididos aleatoriamente em treinados e sedentários. O treinamento físico (TF) foi realizado com natação, 1 hora por dia, 5 vezes por semana, por 8 semanas. A pressão arterial e a freqüência cardíaca de repouso (FC) foram medidas por pletismografia de cauda. A fração de encurtamento (FS) por ecocardiograma. A tolerância ao esforço físico por teste progressivo em esteira rolante. O tônus simpático cardíaco foi estimado por bloqueio farmacológico dos receptores muscarínicos e adrenérgicos com atropina na presença ou ausência do antagonista b-adrenérgico propranolol. O diâmetro dos cardiomiócitos e a fração de colágeno cardíaco por microscopia óptica. A expressão das proteínas cardíacas: bomba de Ca2+ do retículo sarcoplasmático (SERCA2), fosfolambam (PLB), fosfo-Ser16-PLB, fosfo-Thr17-PLB, trocador sódio-cálcio (NCX), canais de rianodina (RYR), fosfo-Ser2809-RYR, e as fosfatases 1 e 2A foram analisadas por Western Blot. Aos 3 meses de idade não foram observadas diferenças significantes na pressão arterial, FS e tolerância ao esforço físico entre os animais controle e KO, no entanto, KO apresentou taquicardia basal. Aos 5 meses de idade, quando a disfunção cardíaca está em estágio inicial, KO apresentou intolerância ao esforço, taquicardia basal, com aumento significante do tônus simpático cardíaco (34%), aumento do diâmetro dos cardiomiócitos (15%) e da fração de colágeno cardíaco (32%) quando comparados os animais controle. Além disso, a FS estava diminuída no KO vs. controle (16 ± 0,2 vs. 20 ± 0,9%, p<0,05). A diminuição na FS no grupo KO estava associada à redução na expressão de SERCA 2 (26%) e NCX (34%). Por outro lado, a expressão de fosfo-Ser16-PLB e fosfo-Ser2809-RYR estavam 56% e 42% aumentadas no grupo KO quando comparado ao grupo controle, respectivamente. O TF nos camundongos KO preveniu a intolerância ao esforço físico e a disfunção sistólica, normalizou a FC de repouso e o tônus simpático cardíaco, mas não alterou a fração de colágeno cardíaco. A melhora na função ventricular estava associada à restauração da expressão de SERCA2 e fosfo-Ser2809-RYR. Além disso, o TF aumentou a razão SERCA2/PLB no KO e a expressão de fosfo-Ser16-PLB no grupo KO com 5 meses de idade. Conclusão: Os dados apresentados no presente trabalho fornecem evidências de mecanismos moleculares que confirmam o benefício do treinamento físico como medida preventiva da insuficiência cardíaca. / Presynaptic a2-adrenoceptors (a2 AR) regulate the cardiovascular function by inhibiting neurotransmitter release on the sympathetic nerve terminals. We have recently reported that disruption for both a2A and a2C AR subtypes in mice (KO) leads to sympathetic hyperactivity with evidence of cardiac dysfunction by 4 mo of age. These mice provide a model system for evaluating non-pharmacological and pharmacological approaches for the prevention and treatment of heart failure. We investigated whether exercise training would improve the cardiac function and expression of myocardial Ca2+ handling proteins in KO. Methods and Results: We studied a cohort of congenic KO and their wild type (WT) controls over a period of 2 months (from 3-5 mo of age). Mice from both groups were randomly assigned into sedentary and trained. Exercise training (ET) consisted of 8-wk swimming session of 60 minutes, 5 days/wk. Blood pressure and heart rate (HR) were determined non-invasively by tail cuff. Cardiac contractility was evaluated by echocardiography. Exercise capacity was measured using a graded treadmill protocol. Cardiac sympathetic tone was estimated by pharmacological blockade of muscarinic receptors with atropine in the presence or absence of the b-adrenergic receptor antagonist propranolol. Cardiomyocyte cross-sectional diameter and cardiac collagen fraction were evaluated by optical microscopy. The protein expression of cardiac sarcoplasmic reticulum Ca2+ pump (SERCA2), phospholamban (PLB), phospho-Ser16-PLB, phospho-Thr17-PLB, sodium-calcium exchanger (NCX), ryanodine receptor (RYR), phospho-Ser2809-RYR2, and phosphatases 1 and 2A were analyzed using Western blotting technique. At 3 mo of age, no significant difference in blood pressure, FS and exercise capacity was observed between WT and KO mice, although KO mice had significantly higher HR. At 5 mo of age, when cardiac dysfunction is in an early stage, KO presented exercise intolerance and higher HR with significantly increased cardiac sympathetic tone (34%), cardiomyocyte cross-sectional diameter (15%) and cardiac collagen fraction (32%) when compared with WT mice. In addition, KO presented lower FS than WT mice (16± 0.2 vs. 20± 0.9%, p£0.05). The impaired FS in KO was associated with a reduction of SERCA2 (26%) and NCX (34%) expression. Conversely, phospho-Ser16-PLB and phospho-Ser2809-RYR2 was 56% and 42% increased in KO when compared with WT mice, respectively. ET prevented exercise intolerance and systolic dysfunction, normalized baseline HR and cardiac sympathetic tone, while it did not change cardiac collagen fraction. The improved ventricular function was associated with restored SERCA2 and phospho-Ser2809-RYR2 expression levels. Indeed, ET increased SERCA/PLB ratio and phospho-Ser16-PLB expression in 5 mo-old KO mice. Conclusion: Our data provide evidence of molecular mechanisms by which ET is a successful adjuvant to pharmacological therapy of HF.

Os antioxidantes naturais extraídos de vegetais são potenciais substitutos aos sintéticos. Entretanto, as pesquisas que avaliem as atividades destes compostos em sistemas in vivo e que também elucidem os mecanismos dessas substâncias são escassas. A acerola apresenta consideráveis quantidades de compostos antioxidantes, os quais foram objetivo de estudo deste trabalho. A extração de compostos ativos de frutos de acerola verde e madura foi otimizada e diferentes métodos para avaliação da atividade antioxidante in vivo, utilizando Saccharomyces cerevisiae como microrganismo modelo, foram aplicados. Foi realizado um estudo da extração de compostos com atividade antioxidante através da metodologia de superfície resposta, identificando os efeitos da concentração de etanol da solução extratora e da temperatura de extração sobre o poder redutor e atividade estabilizadora de radicais ABTS e DPPH dos extratos. Duas estirpes de S. cerevisiae foram utilizadas para avaliação da atividade antioxidante in vivo: Wild Type (WT) e modificada geneticamente (erg6&Delta;). As estirpes apresentam diferença quanto à presença de ergosterol (ERG) e zimosterol (ZIM), esteróis analisados por modelagem molecular para determinação de sua possível atividade antioxidante. Os extratos de acerola verde e madura obtidos sob condições otimizadas, além dos antioxidantes sintéticos BHA (2 e 3-terc-butil-4-hidroxianisol), BHT (Butil Hidroxitolueno) e ácido ascórbico, tiveram sua atividade antioxidante avaliada por meio do estresse oxidativo induzido às células por diferentes reagentes químicos. As técnicas utilizadas para avaliar o efeito dos extratos e dos antioxidantes sintéticos foram a cultivabilidade, oxidação no nível de membrana celular e oxidação intracelular. Por fim, foi avaliado o efeito do processo de microencapsulação por spray drying na composição química dos extratos de acerola verde e madura. Através da análise das superfícies respostas foi possível identificar as condições ótimas para a obtenção de extratos, que apresentaram alta atividade antioxidante nos estudos com células de S. cerevisiae, com efeito protetor maior ou igual aos antioxidantes BHT e ácido ascórbico. Ainda foi comprovado nos experimentos in vivo que em todas as concentrações utilizadas, o BHA, além de não prevenir a oxidação, mostrou-se uma substância deletéria as células, principalmente no meio intracelular. Por meio dos estudos de modelagem molecular foi possível não só prever uma atividade antioxidante para o ERG e ZIM (em menor grau), mas também sugerir o mecanismo de transferência de elétrons seguido por doação de próton. O processo de microencapsulação permitiu a obtenção de um produto à base de extrato de acerola verde promissor para futuras aplicações. Pode-se concluir que é possível obter extratos ricos em compostos com atividade antioxidante a partir de frutos de acerola verdes e maduros e que a S. cerevisiae pode ser utilizada como um microrganismo modelo para a análise in vivo do efeito de antioxidantes por diferentes técnicas. / Natural antioxidants extracted from plants show potential to replace synthetic ones. However, publications that both evaluates the activities of these compounds in in vivo systems and elucidate the chemical characteristics of these substances are scarce and often resorts to techniques that do not necessarily reflect the antioxidant activity in different systems. Acerola fruits have considerable concentrations of antioxidant compounds, so in this study the extraction of natural compounds from green and ripe acerola fruits was optimized and different methods for in vivo antioxidant activity evaluation using Saccharomyces cerevisiae as model microorganism were performed. Surface response methodology was applied to identify effects of ethanol concentration and temperature during the extraction of antioxidants compounds, using as response the reducing power and the sequestering activity of radicals ABTS and DPPH. Two strains of S. cerevisiae were used to evaluate the in vivo antioxidant activity: wild Type (WT) and the genetically modified (erg6&Delta;), which had difference in the presence of ergosterol (ERG) and zymosterol (ZYM). These two sterols were analyzed by molecular modelling to evaluate their possible antioxidant activity. Effects of green and ripe acerola fruits extracts, synthetic antioxidants Butylated hydroxyanisole (BHA), Butylated hydroxytoluene (BHT) and ascorbic acid were evaluated on the oxidative stress caused in the cells by different chemical reagents, cell culturability, cell membrane oxidation level and intracellular oxidation. Finally, the effect of the microencapsulation process by spray drying on the chemical composition of the acerola extracts was evaluated. Through the surface response methodology it was possible to determine the optimal conditions to produce acerola extracts rich in phenolic compounds and ascorbic acid. The extracts of acerola showed a high or equal antioxidant activity in the studies with S. cerevisiae cells, especially when compared to the synthetic antioxidants BHT and ascorbic acid. It has still been proven in in vivo experiments that at the presence of BHA in all concentrations, besides to do not prevent oxidation, proved to be a deleterious substance to cells, mainly in the intracellular studies. Through molecular modeling it was possible to predict an antioxidant activity for ERG and, in a lesser degree, for ZYM by the mechanism of electron transfer followed by proton donation. It was possible to obtain a microencapsulated powder from green acerola extract as a promising product for future food applications. The same conditions applied to mature acerola fruit extracts showed undesirable effect on reduction power and scavenging capacity. The study concludes that it is possible to obtain extracts rich in antioxidants compounds from green and ripe acerola fruits under optimized conditions. S. cerevisiae can be used as a model microorganism for in vivo analysis of synthetic and natural antioxidants. Finally, the microencapsulation by spray drying was feasible under the conditions of this work only for the green acerola extract.