Assessment of lung edema by gravimetrical analysis is a standard method to evaluate the severity of experimentally induced ischemia/reperfusion (IR) injury. The aim of this study was to compare gravimetrical assessment of pulmonary edema with a stereological approach which allows for qualitative and quantitative distinction between intravascular and edematous fluids by light microscopy. Eight experimental groups which differed in mode of preservation, ischemic storage and pharmacological treatments were studied in an extracorporeal rat lung model. Analysis of the pooled data showed that the wet/dry ratio values mainly reflected the amount of intra-alveolar edema (rs = 0.442; p = 0.0057) but only stereological assessment of edema formation revealed differences depending on the treatment used. Only stereological data correlated significantly with oxygen tension measured at the end of reperfusion (rs = –0.530; p = 0.0009). We conclude that gravimetry is of minor functional importance compared to assessment by stereological methods which prove to be a reliable and efficient tool for the evaluation of IR injury in the different experimental settings. / Dieser Beitrag ist mit Zustimmung des Rechteinhabers aufgrund einer (DFG-geförderten) Allianz- bzw. Nationallizenz frei zugänglich.

L’infarctus de myocarde (IDM) est la première cause de mortalité cardiovasculaire dans le monde. La reperfusion la plus précoce possible est le seul traitement recommandé pour limiter la taille de l’infarctus, déterminant majeur de morbi-mortalité. Cependant, la reperfusion s’accompagne de lésions de reperfusion qui se sur-ajoutent aux lésions d’ischémie et qui sont caractérisées par la mort des cardiomyocytes. Actuellement, il n’existe aucune thérapie ciblant les lésions d’ischémie-reperfusion (IR) afin de limiter l’extension de la zone infarcie. La fréquence cardiaque (FC) est un facteur déterminant de la pathologie cardiaque. La plupart des épisodes ischémiques sont déclenchés par une accélération de la FC provoquant sur le myocarde un déséquilibre entre l’apport et la consommation d’oxygène. Une réduction de la FC se traduit par un allongement de la diastole ventriculaire, permettant une meilleure perfusion coronaire et l’oxygénation optimale du myocarde au repos et durant l’exercice. Ainsi, il semble évident qu’une réduction contrôlée de la FC pourrait limiter l’effort et la vulnérabilité du myocarde pendant l’épisode d’IR, ce qui représenterait un challenge dans le traitement de l’IDM mais aussi un intérêt majeur de santé publique.Les β-bloquants ont été largement étudiés dans ce contexte et ont montré des effets bénéfiques en termes de réduction de la mortalité post-IDM. Cependant, ils exercent en même temps des effets délétères sur le flux sanguin coronarien et la fonction contractile myocardique. Cette constatation met en évidence l’importance de la réduction sélective de la FC par l’inhibition des courants ioniques responsables de l’automatisme cardiaque. Le courant If et les courants calciques ICa,L et ICa,T (portés respectivement par les canaux Cav1.3 et Cav3.1) sont les principaux accélérateurs du rythme cardiaque. Des études cliniques ont montré les effets bénéfiques de la réduction sélective de la FC par l’ivabradine, inhibiteur du courant If, dans le cadre des maladies coronariennes et de l’insuffisance cardiaque. Néanmoins, des études récentes ont montré que le traitement par ivabradine peut induire un risque accru de mortalité cardiovasculaire et d’IDM. Ces résultats soulignent l’intérêt de développer de nouvelles thérapies visant à contrôler sélectivement la FC sans effets indésirables sur le myocarde et sur le pronostic des patients.L’objectif de ce travail de thèse est d’étudier le rôle de la FC au cours de l’IR myocardique et de valider sur des modèles murins de bradycardie l’hypothèse que la réduction de la FC est capable de limiter les lésions d’IR. Notre stratégie de travail est basée sur une approche génétique avec l’utilisation de souris knock-out pour les canaux calciques Cav1.3 et Cav3.1. Dans un premier temps, la réduction pharmacologique de la FC par l’ivabradine induit une diminution de la zone infarcie chez des souris contrôles, validant le concept dans notre modèle murin d’IR in vivo. Ensuite, les souris mutantes, dont la FC est plus lente, présentent aussi une réduction de la taille de l’infarctus suite au protocole d’IR, ce qui confirme l’implication de la FC dans la cardioprotection. Il existe une relation proportionnelle directe entre la taille de l’infarctus et la FC pendant chaque étape de l’IR et indépendamment de la souris modèle. De façon intéressante, cette relation est supprimée lorsque le système nerveux parasympathique est rendu inactif. A l’inverse, l’accélération de la FC dans un modèle ex vivo d’IR cardiaque engendre des effets délétères sur le myocarde, se traduisant par une augmentation de la taille de l’infarctus et une réduction du flux coronarien lors de la reperfusion.L’ensemble de ces résultats confirme l’effet cardioprotecteur de la réduction de la FC dans les lésions d’IR et nous permet d’envisager une application clinique pour la prise en charge des maladies ischémiques. / Acute myocardial infarction (AMI) is the major cause of cardiovascular mortality worlwide. Early reperfusion is the only treatment recommended to reduce infarct size, a major determinant of morbidity and mortality. However, reperfusion leads to reperfusion injury that precipitates in death the cells that survived the ischemic insult. To date, there is no therapy targeting ischemia-reperfusion (IR) injury to limit the extent of the infarcted area. Heart rate (HR) is a main determinant of cardiac pathology. Most ischemic episodes are triggered by an increase in HR inducing an imbalance between myocardial oxygen delivery and consumption. HR reduction results in a lengthening of the ventricular diastole, allowing better coronary perfusion and optimal oxygenation of the myocardium at rest and during exercise. Thus, it seems clear that a controlled reduction of HR may limit the effort and the vulnerability of the myocardium during the whole IR episode, which would represent a challenge in the treatment of AMI but also a major interest to public health.β-blockers have been extensively studied in this context and have shown beneficial effects in terms of reduction of post-AMI mortality. However, they also exert deleterious effects on myocardial coronary blood flow and contractile function. This finding highlights the importance of selective HR reduction through inhibition of ion currents responsible for cardiac automatism. The If current and the ICa,L and ICa,T calcium currents (mediated by Cav1.3 and Cav3.1 channels, respectively) are important accelerators of cardiac rhythm. Clinical trials have shown the beneficial effects of selective HR reduction by ivabradine, an inhibitor of the If current, in the context of coronary artery disease and heart failure. However, recent studies have shown that treatment with ivabradine may involve an increased risk of cardiovascular mortality and infarct. These results underscore the need to develop new therapies aimed to selectively control HR without adverse effects on the myocardium and prognosis of patients.The goal of this thesis is to study the role of HR during myocardial IR and to validate in murine models of bradycardia the hypothesis that HR reduction is able to limit IR injury. Our work strategy is based on a genetic approach with the use of knockout mice for Cav1.3 and Cav3.1 calcium channels. In a first time, pharmacological HR reduction by ivabradine induces infarct size decrease in control mice, validating the concept in our in vivo mouse model of IR. Genetically-modified mice in which these channels have been ablated have reduced heart rate and show a reduction in infarct size after the IR protocol, confirming the involvement of HR in cardioprotection. There is a direct relationship between infarct size and HR during each phase of IR and independently of the animal model. Surprisingly, this relation is suppressed when the parasympathetic nervous system is inactivated. Secondly, HR acceleration in an ex vivo model of cardiac IR generates deleterious effects on the myocardium, including infarct size increase and coronary flow reduction during reperfusion.These results confirm the cardioprotective effect of HR reduction against IR injury and allow us to consider a clinical application in the treatment of ischemic diseases.

Ce travail explore l’impact des microparticules (MPs) sur la réponse vasculaire dans les conditions d’ischémie reperfusion (IR) associées à la dysfonction du greffon. Il décrit les effets pro-sénescents paracrines de MPs d’origine endothéliales (EMPs) et leucocytaires (LMPs) dans un modèle de communication intercellulaire et sur l’îlot pancréatique de rat, qui constitue une entité fonctionnelle multicellulaire. Nos résultats indiquent que les LMPs induisent une sénescence endothéliale prématurée associée à une dysfonction endothéliale, identifiée dans les cellules et les anneaux d’artères coronaires. De plus, cette dysfonction est caractérisée par une signalisation redox sensible pro-inflammatoire et un phénotype thrombogénique avec la libération secondaire d’EMPs pro-coagulantes. La deuxième étude indique que les EMPs pro-sénescentes provoquent une sénescence prématurée des îlots pancréatiques et altèrent leur fonctionnalité sans affecter leur viabilité. De ce fait, les MPs sont des cibles thérapeutiques intéressantes pour limiter l’IR et la dysfonction du greffon, notamment en greffe d’îlots pancréatiques. / This work explores the impact of microparticles (MPs) on vascular response under conditions of ischemia reperfusion (IR) associated with graft dysfunction. It describes the pro-senescent paracrine effects of endothelial- (EMPs) and leukocyte-derived MPs (LMPs) in a cellular cross-talk model and in rat pancreatic islets, which are multicellular functional units. Our results indicate that LMPs induce premature endothelial senescence associated with endothelial dysfunction, identified in coronary artery rings and endothelial cells. In addition, such endothelial dysfunction is characterized by a pro-inflammatory redox-sensitive signaling and a thrombogenic phenotype typified by a secondary release of pro-coagulant EMPs. The second study indicates that pro-senescent EMPs cause the premature senescence of islets and impair their functionality without affecting their viability. As a result, MPs are promising therapeutic targets for limiting IR and graft dysfunction, particularly in pancreatic islets transplantation.

Plantas medicinais apresentam efeitos benéficos contra a patofisiologia de várias doenças induzida pelo estresse oxidativo incluindo isquemia-reperfusão (I/R). Trichilia catigua, popularmente conhecida no Brasil como “catuaba”, é amplamente utilizada como um neuroestimulante e afrodisíaco. Infusões da casca são popularmente utilizadas na medicina popular contra debilidade sexual, cansaço, insônia, estresse e deficiências relacionadas à memória e sistema nervoso central. Porém, o envolvimento da atividade antioxidante de T. catigua em suas propriedades farmacológicas especialmente em relação ao sistema nervoso ainda é escasso na literatura. Sendo assim, a primeira parte deste estudo investigou o pontencial antioxidante de T. catigua usando modelos químicos e biológicos. Como resultado, foi demonstrado que o extrato etanólico e diferentes frações da casca de T. catigua eliminaram o radical 1,1-difenil-2-picrilhidrazila (DPPH), e inibiram a geração de substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBARS) causadas pelo Fe2+ em homogenatos dos cérebros de rato. O extrato etanólico apresentou a maior atividade antioxidante. Além disso, o extrato etanólico inibiu a produção de espécies reativas de oxigênio/nitrogênio (EROS/ERNS) induzidas pelo Ca2+ e diminuiu o potencial de membrana (ΔΨm) mitocondrial nas maiores concentrações. Com base nos resultados acima, nós hipotetizamos que o extrato etanólico de T. catigua pode, pelo menos, reduzir consideravelmente os danos oxidativos induzidos pela isquemia reperfusão (I/R) em fatias de hipocampo de rato através da atenuação da produção de EROS/ERNS. Baseado nisso, a segunda parte deste estudo investigou o efeito protetor do extrato etanólico de T. catigua contra os danos oxidativos induzidos por I/R em fatias de hipocampo de ratos. Como resultado foi demonstrado que T. catigua previniu os efeitos deletérios causados por I/R nas fatias de hipocampo, através do aumento da viabilidade mitocondrial, o qual foi associado com o decréscimo na liberação de lactato desidrogenase (LDH) no meio de incubação; pelo decréscimo da oxidação de DCFH no meio; e aumento do conteúdo de tióis não proteicos (NPSH) em fatias homogeneizadas. No entanto, T. catigua não foi capaz de proteger as fatias da I/R quando adicionadas ao meio após da injúria isquêmica, sendo assim, sugerindo que ela possa ser usada somente como preventiva e não como agente curativo frente ao dano cerebral. Uma vez que alterações de aprendizado e memória são consequências comuns a uma variedade de doenças e agressões tóxicas, a terceira parte deste estudo concentrou-se em determinar se T. catigua ofereceria neuroproteção contra o estresse oxidativo induzido por diferentes pro-oxidantes. Os resultados indicaram que a exposição de fatias de hipocampo de rato por 1h ao peróxido de hidrogênio (H2O2), nitroprussiato de sódio (NPS) e ácido 3-nitropropiônico (3-ANP) diminui a atividade mitocondrial; aumentou a geração de ROS/RNS no meio de incubação e causou a formação de TBARS nas fatias homogeneizadas. A diminuição destes efeitos deletérios foi significativa quando as fatias foram pré-tratadas com o extrato etanólico de T. catigua. Em conclusão, nossos resultados demonstraram que o uso do extrato de T. catigua pode ser benéfico na prevenção de desordens neurológicas associadas ao estresse oxidativo, e que seus efeitos benéficos parecem estar associados, pelo menos em parte, a sua atividade antioxidante, que, por sua vez, podem ser atribuídas ao conteúdo polifenólico da planta. / Medicinal plants have been shown to have beneficial effects against oxidative stress-induced pathophysiology of various diseases including brain ischemia-reperfusion (I/R). Trichilia catigua, popularly known in Brazil as “catuaba”, is widely used as a neurostimulant and aphrodisiac. Infusions of the bark are popularly used in folk medicine against sexual weakness, exhaustion, insomnia, stress, memory and central nervous systems disabilities. However, the involvement of antioxidant ability of T. catigua in its pharmacological properties especially in the management of neurological-related diseases is scanty in the literature. In this context, the first part of this study investigated the potential antioxidant activity of T. catigua using chemical and biological models. As a result, we have demonstrated that ethanolic extract and different fractions from the stem bark of T. catigua scavenged the 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH) radical, and inhibited the formation of thiobarbituric acid reactive substances (TBARS) caused by Fe2+ in rat’s brain homogenates. However, ethanolic extract exhibited the highest antioxidant activity. In addition, ethanolic extract inhibited Ca2+-induced reactive oxygen/nitrogen species (ROS/RNS) generation and caused a decrease in the mitochondrial membrane potential (ΔΨm) only at high concentrations. On the basis of the aforementioned results, we hypothesized that ethanolic extract from T. catigua may at least, markedly reduce oxidative damage induced by in vitro I/R in rat hippocampal slices through attenuation of ROS/RNS production. Thus, the second part of this study investigated the protective effects of ethanolic extract of T. catigua against oxidative damage induced by I/R in rat hippocampal slices. T. catigua prevents hippocampal slices from the deleterious effects caused by I/R, by increasing mitochondrial viability, which was associated with decreased lactate dehydrogenase (LDH) leakage in the incubation medium; by decreasing DCFH oxidation in the medium, and increasing non-protein thiols (NPSH) content in slices homogenates. In contrast, T. catigua could not protect slices from I/R when it was added to the medium after ischemic insult, suggesting that it can only be used as preventive and not as curative agent against brain damage. Taking that alteration in learning and memory function are common consequences of a wide variety of toxic insults and disease states, the third part of this study was undertaken to determine whether T. catigua offered neuroprotection against oxidative stress induced by different pro-oxidants. Exposure of rat hippocampal slices for 1 h to hydrogen peroxide (H2O2), sodium nitroprusside (SNP) and 3-nitropropionic acid (3-NPA) decreased mitochondrial activity, increased ROS/RNS in the incubation medium and caused TBARS formation in rat hippocampal slices homogenates. These deleterious effects were significantly attenuated by pre-treatment of slices with ethanolic extract of T. catigua. Overall, our data showed that the use of T. catigua extract may be beneficial in preventing neurological disorders associated with oxidative stress, and that its beneficial effects seems to be related at least, in part, to its antioxidant activity, which can be attributed to its polyphenolic content.

Orientador: Angelina Zanesco / Banca: Fúlvia de Barros Manchado Gobatto / Banca: Camila de Barros / Banca: Fernanda Bruschi Marinho Priviero / Banca: Ivani Aparecida de Souza / Resumo: O objetivo deste trabalho foi o de avaliar o efeito do treinamento físico na reatividade vascular de artérias mesentérica e pulmonar de ratos submetidos à isquemia/reperfusão (IR) pulmonar. Ratos wistar foram utilizados nesse estudo, e divididos em cinco grupos: controle sedentário (C/SD); controle treinado (C/TR); falso operado sedentário (SHAM/SD); isquemia/reperfusão sedentário (IR/SD) e isquemia/reperfusão treinado (IR/TR). O treinamento físico consistiu em corrida em esteira, sessões de 60 min/dia, 5 vezes por semana durante 8 semanas (velocidade 1,2 km/h e 0% de inclinação). O processo de IR pulmonar foi realizado através de oclusão total da artéria pulmonar, veia pulmonar e brônquio esquerdo por 90 minutos e reperfusão de 120 minutos. Em seguida, as artérias mesentérica e pulmonar foram isoladas e curvas concentração-resposta à acetilcolina (ACh), histamina (HIST), nitroprussiato de sódio (SNP) foram obtidas na presença e na ausência de endotélio. Curvas concentração-resposta à fenilefrina (PHE) e ao análogo do tromboxano A2 (U46619) também foram obtidas na presença de endotélio. Análise do extravasamento de proteínas plasmáticas, atividade da mieloperoxidase pulmonar (MPO), nitrato e nitrito (NOx-), atividade da enzima superóxido dismutase (SOD), interleucina-6 (IL-6) plasmáticas e expressão de proteína arterial da eNOS, nNOS, Cu/Zn SOD-1, p47phox e TNF- α foram avaliados. Verificou-se aumento nos valores de NOx-, SOD, IL-6 plasmático, atividade da MPO e extravasamento de proteínas nos grupos IR/SD e IR/TR quando comparados aos demais grupos. O treinamento físico não alterou nenhum destes parâmetros. Em artéria mesentérica, houve diminuição na potência à ACh e a PHE no grupo IR/SD quando comparado aos grupos C/TR e IR/TR, sem alterações nos valores de resposta máxima. Não foram verificadas alterações na resposta ao U46619... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The aim of this work was to evaluate the effect of physical training in the responsiveness of rat mesenteric and pulmonary rings submitted to lung ischemia/reperfusion (IR). Rats were divided into five groups named: control sedentary (C/SD); control trained (C/TR); sham operated sedentary (SHAM/SD); ischemia/reperfusion sedentary (IR/SD) and ischemia/reperfusion trained (IR/TR). Run training was performed for 5 days/week, each session of 60 minutes, during 8 weeks (speed of 1.2 km/h and 0% grade). Left pulmonary IR was performed by occluding the pulmonary artery, bronchus and pulmonary vein for 90 minutes and reperfusion for 120 minutes. Concentration-response curves to acetylcholine (ACh), histamine (HIST), sodium nitroprusside (SNP) with intact and denuded endothelium were obtained. Contractile response curves were performed for phenylephrine (PHE) and tromboxane A2 analogue (U46619). The pulmonary plasma protein extravasation, lung myeloperoxidase activity (MPO), plasma levels of nitrite/nitrate (NOx-), superoxide dismutase activity (SOD), interleukin-6 (IL-6) and the protein expression for eNOS, nNOS, Cu/Zn SOD-1, p47phox and TNF-α were evaluated. The levels of NOx-, SOD, IL-6, MPO activity and pulmonary plasma protein extravasation were markedly increased in IR/SD and IR/TR compared to others groups which were not modified by exercise training. In mesenteric rings a decreased of potency to ACh and PHE in IR/SD compared to C/TR and IR/TR without changes in the maximal response were observed. No changes to U46619 were seen in all groups. The nNOS, Cu/Zn SOD-1 and p47phox protein expression were not modified. In pulmonary rings the potency to PHE was decreased in IR/SD and IR/TR without changes in the maximal response. No changes to U46619 were seen in all groups. Neither pulmonary IR nor exercise training changed the protein expression for eNOS, nNOS, Cu/Zn SOD-1 and p47phox... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Plantas medicinais apresentam efeitos benéficos contra a patofisiologia de várias doenças induzida pelo estresse oxidativo incluindo isquemia-reperfusão (I/R). Trichilia catigua, popularmente conhecida no Brasil como “catuaba”, é amplamente utilizada como um neuroestimulante e afrodisíaco. Infusões da casca são popularmente utilizadas na medicina popular contra debilidade sexual, cansaço, insônia, estresse e deficiências relacionadas à memória e sistema nervoso central. Porém, o envolvimento da atividade antioxidante de T. catigua em suas propriedades farmacológicas especialmente em relação ao sistema nervoso ainda é escasso na literatura. Sendo assim, a primeira parte deste estudo investigou o pontencial antioxidante de T. catigua usando modelos químicos e biológicos. Como resultado, foi demonstrado que o extrato etanólico e diferentes frações da casca de T. catigua eliminaram o radical 1,1-difenil-2-picrilhidrazila (DPPH), e inibiram a geração de substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBARS) causadas pelo Fe2+ em homogenatos dos cérebros de rato. O extrato etanólico apresentou a maior atividade antioxidante. Além disso, o extrato etanólico inibiu a produção de espécies reativas de oxigênio/nitrogênio (EROS/ERNS) induzidas pelo Ca2+ e diminuiu o potencial de membrana (ΔΨm) mitocondrial nas maiores concentrações. Com base nos resultados acima, nós hipotetizamos que o extrato etanólico de T. catigua pode, pelo menos, reduzir consideravelmente os danos oxidativos induzidos pela isquemia reperfusão (I/R) em fatias de hipocampo de rato através da atenuação da produção de EROS/ERNS. Baseado nisso, a segunda parte deste estudo investigou o efeito protetor do extrato etanólico de T. catigua contra os danos oxidativos induzidos por I/R em fatias de hipocampo de ratos. Como resultado foi demonstrado que T. catigua previniu os efeitos deletérios causados por I/R nas fatias de hipocampo, através do aumento da viabilidade mitocondrial, o qual foi associado com o decréscimo na liberação de lactato desidrogenase (LDH) no meio de incubação; pelo decréscimo da oxidação de DCFH no meio; e aumento do conteúdo de tióis não proteicos (NPSH) em fatias homogeneizadas. No entanto, T. catigua não foi capaz de proteger as fatias da I/R quando adicionadas ao meio após da injúria isquêmica, sendo assim, sugerindo que ela possa ser usada somente como preventiva e não como agente curativo frente ao dano cerebral. Uma vez que alterações de aprendizado e memória são consequências comuns a uma variedade de doenças e agressões tóxicas, a terceira parte deste estudo concentrou-se em determinar se T. catigua ofereceria neuroproteção contra o estresse oxidativo induzido por diferentes pro-oxidantes. Os resultados indicaram que a exposição de fatias de hipocampo de rato por 1h ao peróxido de hidrogênio (H2O2), nitroprussiato de sódio (NPS) e ácido 3-nitropropiônico (3-ANP) diminui a atividade mitocondrial; aumentou a geração de ROS/RNS no meio de incubação e causou a formação de TBARS nas fatias homogeneizadas. A diminuição destes efeitos deletérios foi significativa quando as fatias foram pré-tratadas com o extrato etanólico de T. catigua. Em conclusão, nossos resultados demonstraram que o uso do extrato de T. catigua pode ser benéfico na prevenção de desordens neurológicas associadas ao estresse oxidativo, e que seus efeitos benéficos parecem estar associados, pelo menos em parte, a sua atividade antioxidante, que, por sua vez, podem ser atribuídas ao conteúdo polifenólico da planta. / Medicinal plants have been shown to have beneficial effects against oxidative stress-induced pathophysiology of various diseases including brain ischemia-reperfusion (I/R). Trichilia catigua, popularly known in Brazil as “catuaba”, is widely used as a neurostimulant and aphrodisiac. Infusions of the bark are popularly used in folk medicine against sexual weakness, exhaustion, insomnia, stress, memory and central nervous systems disabilities. However, the involvement of antioxidant ability of T. catigua in its pharmacological properties especially in the management of neurological-related diseases is scanty in the literature. In this context, the first part of this study investigated the potential antioxidant activity of T. catigua using chemical and biological models. As a result, we have demonstrated that ethanolic extract and different fractions from the stem bark of T. catigua scavenged the 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH) radical, and inhibited the formation of thiobarbituric acid reactive substances (TBARS) caused by Fe2+ in rat’s brain homogenates. However, ethanolic extract exhibited the highest antioxidant activity. In addition, ethanolic extract inhibited Ca2+-induced reactive oxygen/nitrogen species (ROS/RNS) generation and caused a decrease in the mitochondrial membrane potential (ΔΨm) only at high concentrations. On the basis of the aforementioned results, we hypothesized that ethanolic extract from T. catigua may at least, markedly reduce oxidative damage induced by in vitro I/R in rat hippocampal slices through attenuation of ROS/RNS production. Thus, the second part of this study investigated the protective effects of ethanolic extract of T. catigua against oxidative damage induced by I/R in rat hippocampal slices. T. catigua prevents hippocampal slices from the deleterious effects caused by I/R, by increasing mitochondrial viability, which was associated with decreased lactate dehydrogenase (LDH) leakage in the incubation medium; by decreasing DCFH oxidation in the medium, and increasing non-protein thiols (NPSH) content in slices homogenates. In contrast, T. catigua could not protect slices from I/R when it was added to the medium after ischemic insult, suggesting that it can only be used as preventive and not as curative agent against brain damage. Taking that alteration in learning and memory function are common consequences of a wide variety of toxic insults and disease states, the third part of this study was undertaken to determine whether T. catigua offered neuroprotection against oxidative stress induced by different pro-oxidants. Exposure of rat hippocampal slices for 1 h to hydrogen peroxide (H2O2), sodium nitroprusside (SNP) and 3-nitropropionic acid (3-NPA) decreased mitochondrial activity, increased ROS/RNS in the incubation medium and caused TBARS formation in rat hippocampal slices homogenates. These deleterious effects were significantly attenuated by pre-treatment of slices with ethanolic extract of T. catigua. Overall, our data showed that the use of T. catigua extract may be beneficial in preventing neurological disorders associated with oxidative stress, and that its beneficial effects seems to be related at least, in part, to its antioxidant activity, which can be attributed to its polyphenolic content.

 Keywords: Lung Tx, EVLP, NHBD, IR injury, ROS, hypercapnia, gender differences This dissertation thesis deals with a very topical issue of the lack of donor organs for lung transplants. As with other organs, the number of patients on waiting lists in terminal stages of their diseases is also constantly rising but there is not an adequate increase in donor organs. We focused our experimental work on the development of research concerning the solution which is most successful in a long-term perspective, i.e. organ transplants from non- heart-beating donors (NHBDs), in an ex vivo lung transplant protocol (EVLP) on an animal model (Wistar rats). This is a method which is clinically established worldwide (in the Czech Republic only experimentally) and is constantly subject to further research. Based on earlier studies, we focused the first experimental part of this work on the potential protective effect of hypercapnic ventilation on ischemia-reperfusion (IR) lung injury in EVLP. The study proved that the hypercapnic ventilation has a protective effect on the generation of reactive oxygen species (ROS) in IR lung injury, but only when used in the period of reperfusion. In the second experimental study, we followed up a very topical issue of the effect of gender on IR lung injury in EVLP in...

Citocinas geradas durante a I/R-i promovem lesão pulmonar aguda e podem causar imunossupressão. Investigamos se a inflamação pulmonar após dias de reperfusão intestinal está relacionada com alterações no sistema imune. Ratos machos Wistar foram submetidos a oclusão da artéria mesentérica superior por 45 min e a 2 h, 3, 5 ou 20 dias de reperfusão. Observamos que após 5 dias de reperfusão intestinal enterobactérias estão presentes nos linfonodos mesentéricos e que os neutrófilos circulantes estão mais ativos no combate a patógenos, enquanto leucócitos da cavidade peritoneal não. Notamos aumento de IL-1b, TNF-a, IL-17, IL-4 e diminuição de IL-10 no explante pulmonar e aumento de IL-1b, IFN-g e LDH no soro. Já os níveis de nitritos, corticosterona, HMGB-1, ácido úrico, AMPc e a mecânica respiratória não se alteraram. Os resultados apontam para a I/R-i como promotora de modificação temporais no organismo. Alterações nos mecanismos regulatórios da inflamação e do sistema imune contribuem para a inflamação pulmonar e sistêmica, sem alterar a função mecânica pulmonar / Cytokines generated during intestinal I/ R promote acute lung injury and may cause immunosuppression. We investigate if the pulmonary inflammation observed after several days of reperfusion is related to changes in the immune system. Male Wistar rats were subjected to occlusion of the superior mesenteric artery for 45 min and reperfused for 2 h , 3, 5 or 20 days. We observed that after 5 days of reperfusion enterobacteraceae are present in mesenteric lymph nodes and that circulating neutrophils are more effective against pathogens, whereas leukocytes from the peritoneal cavity are not. We noted increase of IL-1b, TNF-a, IL-17, IL -4 and decrease of IL-10 in lung explant and increase of IL-1b, IFN-g and LDH in serum. Furthermore, the levels of nitrites, corticosterone, HMGB -1, uric acid, cAMP, as well as respiratory function, did not change. Based on the foregoing, we observed that alterations in regulatory mechanisms of inflammation and immune system after contribute to pulmonary and systemic inflammation, but do not alter pulmonary mechanical function.

Introdução: O pré-condicionamento isquêmico tem a capacidade de minimizar as lesões decorrentes do processo de isquemia e reperfusão. O pós-condicionamento isquêmico, descrito posteriormente, apresenta resultados semelhantes na proteção contra as lesões por isquemia e reperfusão em miocárdio, cérebro, rins, músculo esquelético e medula espinhal. Objetivo: Avaliar o efeito do pré e do pós-condicionamentos isquêmicos bem como sua associação sobre a lesão tecidual em músculo esquelético de ratos submetidos ao processo de isquemia e reperfusão. Método: Foram utilizados 50 ratos Wistar, distribuídos em cinco grupos de 10 animais: grupo Controle, em que se realizou isquemia parcial por clampeamento aórtico infra-renal (240 min) e reperfusão (60 min); Grupo Sham, fez-se o mesmo procedimento cirúrgico, porem sem o clampeamento da aorta abdominal; grupo Pós-condicionamento, onde precedendo o início da reperfusão, foi realizado o pós-condicionamento isquêmico (três ciclos de um minuto de reperfusão intercalados por três ciclos de um minuto de isquemia); grupo Pré-condicionamento, precedendo ao período isquêmico procedeu-se ao pré-condicionamento isquêmico(três ciclos de 5 min de isquemia intercalados por três ciclos de 5 min de reperfusão); grupo Pré e Pos-condicionamento, neste grupo associaram-se os dois métodos. Avaliaram-se os resultados pela dosagem de enzimas tissulares (aspartato aminotransferase-AST, creatinofosfoquinase-CK e desidrogenase lática-DHL), malondialdeído (MDA) e glicogênio tissular com tratamento estatístico. Resultado: Houve elevação significativa dos níveis de CK em todos os grupos em relação ao grupo sham. A AST elevou-se no grupo pré+pós-condicionamento em relação ao grupo controle. O comportamento da LDH foi semelhante entre os grupos. O marcador de lesão de membrana celular representado pelo MDA mostrou-se elevado em todos os grupos, exceto no grupo pós-condicionamento em relação ao grupo sham. Não ocorreu diferença entre os grupos isquêmicos e reperfundidos. Quanto à reserva energética ocorreu queda significativa do glicogênio no grupo controle em relação aos grupos sham, pré-condicionamento e pré+pós-condicionamento, exceto no grupo pós. Conclusão: Concluiu-se que o pré-condicionamento bem como a associação do pré com o pós-condicionamento isquêmico foram capazes de minimizar a lesão tecidual em musculatura estriada de ratos submetidos à isquemia e reperfusão, porém a associação dos métodos não trouxe vantagens adicionais sobre os mesmos aplicados isoladamente / Background: Ischemic preconditioning has the ability to reduce injuries resulting from ischemia and reperfusion. Ischemic post-conditioning, described later, shows similar protective results against injury by ischemia and reperfusion in myocardium, brain, kidney, skeletal muscle, and spinal cord. Objective: To evaluate the effect of ischemic pre- and post-conditioning and their combination on protection against skeletal muscle tissue injury in rats subjected to ischemia and reperfusion. Methods: We used 50 Wistar rats divided into five groups of 10 animals each: Control group, subjected to partial ischemia by infrarenal aortic clamping (240 min) and reperfusion (60 min); Sham group, subjected to the same surgical procedure but without clamping of the abdominal aorta; Post-conditioning group, in which ischemic post-conditioning was performed before the onset of reperfusion (three cycles of one min of reperfusion interspersed with three cycles of one min ischemia); pre-conditioning group, subjected to ischemic pre-conditioning prior to the ischemic period (three cycles of 5 min ischemia interspersed with three cycles of 5 min reperfusion); pre-and post-conditioning group, in which the two methods were used in combination. Results were evaluated by measuring levels of tissue enzymes (aspartate aminotransferase (AST), creatine kinase (CK) and lactate dehydrogenase (LDH), malondialdehyde (MDA) and tissue glycogen, with statistical analysis. Results: There was a significant elevation of CK levels in all groups compared to the sham group. AST increased in the pre- + post-conditioning group compared to the control group. The behavior of LDH was similar for all groups. The marker of cell membrane damage represented by MDA was high in all groups except the post-conditioning one compared to the sham group. No significant difference was observed between the ischemic and reperfused groups. As to the energy reserve (glycogen), a significant decrease occurred in the control group compared to the sham, pre-conditioning and pre- + post-conditioning groups, but not in the post-conditioning group. Conclusion: We conclude that pre-conditioning and combined pre - and post-conditioning were able to minimize tissue injury in the skeletal muscle of rats subjected to the ischemia and reperfusion process, but the combined methods did not bring about additional advantages compared to each method applied aloneT

Plantas medicinais apresentam efeitos benéficos contra a patofisiologia de várias doenças induzida pelo estresse oxidativo incluindo isquemia-reperfusão (I/R). Trichilia catigua, popularmente conhecida no Brasil como “catuaba”, é amplamente utilizada como um neuroestimulante e afrodisíaco. Infusões da casca são popularmente utilizadas na medicina popular contra debilidade sexual, cansaço, insônia, estresse e deficiências relacionadas à memória e sistema nervoso central. Porém, o envolvimento da atividade antioxidante de T. catigua em suas propriedades farmacológicas especialmente em relação ao sistema nervoso ainda é escasso na literatura. Sendo assim, a primeira parte deste estudo investigou o pontencial antioxidante de T. catigua usando modelos químicos e biológicos. Como resultado, foi demonstrado que o extrato etanólico e diferentes frações da casca de T. catigua eliminaram o radical 1,1-difenil-2-picrilhidrazila (DPPH), e inibiram a geração de substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBARS) causadas pelo Fe2+ em homogenatos dos cérebros de rato. O extrato etanólico apresentou a maior atividade antioxidante. Além disso, o extrato etanólico inibiu a produção de espécies reativas de oxigênio/nitrogênio (EROS/ERNS) induzidas pelo Ca2+ e diminuiu o potencial de membrana (ΔΨm) mitocondrial nas maiores concentrações. Com base nos resultados acima, nós hipotetizamos que o extrato etanólico de T. catigua pode, pelo menos, reduzir consideravelmente os danos oxidativos induzidos pela isquemia reperfusão (I/R) em fatias de hipocampo de rato através da atenuação da produção de EROS/ERNS. Baseado nisso, a segunda parte deste estudo investigou o efeito protetor do extrato etanólico de T. catigua contra os danos oxidativos induzidos por I/R em fatias de hipocampo de ratos. Como resultado foi demonstrado que T. catigua previniu os efeitos deletérios causados por I/R nas fatias de hipocampo, através do aumento da viabilidade mitocondrial, o qual foi associado com o decréscimo na liberação de lactato desidrogenase (LDH) no meio de incubação; pelo decréscimo da oxidação de DCFH no meio; e aumento do conteúdo de tióis não proteicos (NPSH) em fatias homogeneizadas. No entanto, T. catigua não foi capaz de proteger as fatias da I/R quando adicionadas ao meio após da injúria isquêmica, sendo assim, sugerindo que ela possa ser usada somente como preventiva e não como agente curativo frente ao dano cerebral. Uma vez que alterações de aprendizado e memória são consequências comuns a uma variedade de doenças e agressões tóxicas, a terceira parte deste estudo concentrou-se em determinar se T. catigua ofereceria neuroproteção contra o estresse oxidativo induzido por diferentes pro-oxidantes. Os resultados indicaram que a exposição de fatias de hipocampo de rato por 1h ao peróxido de hidrogênio (H2O2), nitroprussiato de sódio (NPS) e ácido 3-nitropropiônico (3-ANP) diminui a atividade mitocondrial; aumentou a geração de ROS/RNS no meio de incubação e causou a formação de TBARS nas fatias homogeneizadas. A diminuição destes efeitos deletérios foi significativa quando as fatias foram pré-tratadas com o extrato etanólico de T. catigua. Em conclusão, nossos resultados demonstraram que o uso do extrato de T. catigua pode ser benéfico na prevenção de desordens neurológicas associadas ao estresse oxidativo, e que seus efeitos benéficos parecem estar associados, pelo menos em parte, a sua atividade antioxidante, que, por sua vez, podem ser atribuídas ao conteúdo polifenólico da planta. / Medicinal plants have been shown to have beneficial effects against oxidative stress-induced pathophysiology of various diseases including brain ischemia-reperfusion (I/R). Trichilia catigua, popularly known in Brazil as “catuaba”, is widely used as a neurostimulant and aphrodisiac. Infusions of the bark are popularly used in folk medicine against sexual weakness, exhaustion, insomnia, stress, memory and central nervous systems disabilities. However, the involvement of antioxidant ability of T. catigua in its pharmacological properties especially in the management of neurological-related diseases is scanty in the literature. In this context, the first part of this study investigated the potential antioxidant activity of T. catigua using chemical and biological models. As a result, we have demonstrated that ethanolic extract and different fractions from the stem bark of T. catigua scavenged the 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH) radical, and inhibited the formation of thiobarbituric acid reactive substances (TBARS) caused by Fe2+ in rat’s brain homogenates. However, ethanolic extract exhibited the highest antioxidant activity. In addition, ethanolic extract inhibited Ca2+-induced reactive oxygen/nitrogen species (ROS/RNS) generation and caused a decrease in the mitochondrial membrane potential (ΔΨm) only at high concentrations. On the basis of the aforementioned results, we hypothesized that ethanolic extract from T. catigua may at least, markedly reduce oxidative damage induced by in vitro I/R in rat hippocampal slices through attenuation of ROS/RNS production. Thus, the second part of this study investigated the protective effects of ethanolic extract of T. catigua against oxidative damage induced by I/R in rat hippocampal slices. T. catigua prevents hippocampal slices from the deleterious effects caused by I/R, by increasing mitochondrial viability, which was associated with decreased lactate dehydrogenase (LDH) leakage in the incubation medium; by decreasing DCFH oxidation in the medium, and increasing non-protein thiols (NPSH) content in slices homogenates. In contrast, T. catigua could not protect slices from I/R when it was added to the medium after ischemic insult, suggesting that it can only be used as preventive and not as curative agent against brain damage. Taking that alteration in learning and memory function are common consequences of a wide variety of toxic insults and disease states, the third part of this study was undertaken to determine whether T. catigua offered neuroprotection against oxidative stress induced by different pro-oxidants. Exposure of rat hippocampal slices for 1 h to hydrogen peroxide (H2O2), sodium nitroprusside (SNP) and 3-nitropropionic acid (3-NPA) decreased mitochondrial activity, increased ROS/RNS in the incubation medium and caused TBARS formation in rat hippocampal slices homogenates. These deleterious effects were significantly attenuated by pre-treatment of slices with ethanolic extract of T. catigua. Overall, our data showed that the use of T. catigua extract may be beneficial in preventing neurological disorders associated with oxidative stress, and that its beneficial effects seems to be related at least, in part, to its antioxidant activity, which can be attributed to its polyphenolic content.