Lipofuscin is an autofluorescent pigment progressively accumulated during cellular aging, in several tissues, such as heart, muscle and retina, especially in the postmitotic period. That phenomenon may result from oxidative stress, when biomolecules and organelles (mainly mitochondria) are damaged, generating non-degradable products inside lysosomes. Lipofuscin can be photosensitized, promoting photoxidative processes in cellular components. Many studies on lipofuscin were made using the human retinal pigment epithelial cells, but very little is known about lipofuscin from human skin. In this work we investigated the photoinduced formation (UVA and visible light) of lipofuscin and the consequence of its photosensitization by visible light. We also established an efficient protocol for the induction of lipofuscinogenesis, through specific damage in mitochondria and lysosomes. Cells that accumulated lipofuscin, after exposure to UVA and blue light, became sensitive to visible light (400-750 nm). We characterized the absorption and fluorescence emission of lipofuscin, as well as its fluorescence lifetime through the time resolved fluorescence microscopy (FLIM). We observed that lipofuscin in keratinocytes has absorption maximum in the blue region of light spectrum (420-450 nm), and maximum emission in the red. When photosensitized at 466 nm, lipofuscinloaded HaCaT cells had reduced cell viability, which was related with singlet oxygen generation, accumulated 8-oxo-dG premutagenic lesions and breaks in the DNA strand. Besides, we investigated the efficiency of different wavelengthsin visible light spectrum (408, 466, 522 and 650 nm) to promote lipofuscin formation due to damages in both mitochondria and lysosomes. Blue (408 and 466 nm) and green light (522 nm), but not red light (650 nm), promoted damage in mitochondria (membrane and DNA integrity) and lysosomes (membrane integrity and autophagic activity), effectively inducing lipofuscinogenesis. Thus, in addition to UVA, visible spectrum itself increases the sensitivity of keratinocytes to the visible light, through the generation of lipofuscin. Finally, we tested the carcinogenic potential of high-energy blue light (408 nm), by chronically irradiating HaCaT cells. For the first time in the literature, the formation of pyrimidine cyclobutane (CPD) dimers in the nuclear DNA of HaCaT cells was observed immediately or after several cycles of irradiation at 408 nm. We identified four major changes involved with the process of malignant transformation: genomic instability, decrease in the expression of tumor suppressor protein p16INK4a, increase in the proliferation rate and resistance to UVA-induced apoptosis / A lipofuscina é um pigmento autofluorescente acumulado progressivamente durante o envelhecimento celular em diversos tecidos, como o músculo cardíaco e retina, principalmente no período pós-mitótico. Esse fenômeno pode ocorrer em decorrência do estresse oxidativo, quando biomoléculas e organelas (principalmente mitocôndrias) sofrem danos, gerando produtos não degradáveis no interior dos lisossomos. A lipofuscina pode ser fotossensibilizada promovendo processos fotoxidativos nos componentes celulares. Muitos estudos de lipofuscina foram feitos em células do epitélio pigmentar da retina de olho humano, mas conhece-se muito pouco sobre a lipofuscina de pele humana. Neste trabalho nós investigamos a formação fotoinduzida (UVA e luz visível) de lipofuscina e as consequências da sua fotossensibilização pela luz visível. Nós também estabelecemos protocolos eficazes na indução de lipofuscinogênese, por meio de dano específico em mitocôndrias e lisossomos. Células que acumularam lipofuscina, após exposição à UVA ou luz azul, tornaram-se sensíveis à luz visível (400-750 nm). Caracterizamos as propriedades de absorção e de emissão da lipofuscina e seu tempo de vida de fluorescência, utilizando a microscopia de fluorescência resolvida no tempo (FLIM). Observamos que lipofuscina em queratinócitos tem máximo de absorção na região do azul (420-450 nm), com emissão máxima de fluorescência no vermelho. As células HaCaT carregadas com lipofuscina efotossensibilizadas no visível, tiveram redução da viabilidade celular, que foi relacionada com a geração de oxigênio singlete, bem como acumularam lesões pré-mutagênicas 8-oxo-dG e quebras na fita de DNA. Também, investigamos a eficiência de diferentes comprimentos de onda da luz visível (408, 466, 522 e 650 nm) em promover a formação de lipofuscina em consequência de lesões em mitocôndrias e lisossomos. Tanto a luz azul (408 e 466 nm) quanto a luz verde (522 nm), mas não vermelha (650 nm) promoveram dano em mitocôndrias (integridade de membrana e DNA) e lisossomos (integridade de membrana e atividade autofágica), induzindo eficientemente lipofuscinogênese. Logo, além de UVA, o próprio espectro do visível aumenta a sensibilidade de queratinócitos à luz visível, através da geração de lipofuscina. Por fim, testamos o potencial carcinogênico da luz azul de alta energia (408 nm), irradiando células HaCaT cronicamente. Identificamos quatro mudanças principais envolvidas com o processo de transformação maligna: instabilidade genômica, redução da expressão de proteína supressora de tumor p16INK4a, aumento da taxa de proliferação, e resistência à apoptose. Além disso, a formação de dímeros de pirimidina ciclobutano (CPD) no DNA nuclear de células HaCaT logo após ou depois de vários ciclos de irradiação com 408 nm foi observada pela primeira vez na literatura.

Lipofuscin is an autofluorescent pigment progressively accumulated during cellular aging, in several tissues, such as heart, muscle and retina, especially in the postmitotic period. That phenomenon may result from oxidative stress, when biomolecules and organelles (mainly mitochondria) are damaged, generating non-degradable products inside lysosomes. Lipofuscin can be photosensitized, promoting photoxidative processes in cellular components. Many studies on lipofuscin were made using the human retinal pigment epithelial cells, but very little is known about lipofuscin from human skin. In this work we investigated the photoinduced formation (UVA and visible light) of lipofuscin and the consequence of its photosensitization by visible light. We also established an efficient protocol for the induction of lipofuscinogenesis, through specific damage in mitochondria and lysosomes. Cells that accumulated lipofuscin, after exposure to UVA and blue light, became sensitive to visible light (400-750 nm). We characterized the absorption and fluorescence emission of lipofuscin, as well as its fluorescence lifetime through the time resolved fluorescence microscopy (FLIM). We observed that lipofuscin in keratinocytes has absorption maximum in the blue region of light spectrum (420-450 nm), and maximum emission in the red. When photosensitized at 466 nm, lipofuscinloaded HaCaT cells had reduced cell viability, which was related with singlet oxygen generation, accumulated 8-oxo-dG premutagenic lesions and breaks in the DNA strand. Besides, we investigated the efficiency of different wavelengthsin visible light spectrum (408, 466, 522 and 650 nm) to promote lipofuscin formation due to damages in both mitochondria and lysosomes. Blue (408 and 466 nm) and green light (522 nm), but not red light (650 nm), promoted damage in mitochondria (membrane and DNA integrity) and lysosomes (membrane integrity and autophagic activity), effectively inducing lipofuscinogenesis. Thus, in addition to UVA, visible spectrum itself increases the sensitivity of keratinocytes to the visible light, through the generation of lipofuscin. Finally, we tested the carcinogenic potential of high-energy blue light (408 nm), by chronically irradiating HaCaT cells. For the first time in the literature, the formation of pyrimidine cyclobutane (CPD) dimers in the nuclear DNA of HaCaT cells was observed immediately or after several cycles of irradiation at 408 nm. We identified four major changes involved with the process of malignant transformation: genomic instability, decrease in the expression of tumor suppressor protein p16INK4a, increase in the proliferation rate and resistance to UVA-induced apoptosis / A lipofuscina é um pigmento autofluorescente acumulado progressivamente durante o envelhecimento celular em diversos tecidos, como o músculo cardíaco e retina, principalmente no período pós-mitótico. Esse fenômeno pode ocorrer em decorrência do estresse oxidativo, quando biomoléculas e organelas (principalmente mitocôndrias) sofrem danos, gerando produtos não degradáveis no interior dos lisossomos. A lipofuscina pode ser fotossensibilizada promovendo processos fotoxidativos nos componentes celulares. Muitos estudos de lipofuscina foram feitos em células do epitélio pigmentar da retina de olho humano, mas conhece-se muito pouco sobre a lipofuscina de pele humana. Neste trabalho nós investigamos a formação fotoinduzida (UVA e luz visível) de lipofuscina e as consequências da sua fotossensibilização pela luz visível. Nós também estabelecemos protocolos eficazes na indução de lipofuscinogênese, por meio de dano específico em mitocôndrias e lisossomos. Células que acumularam lipofuscina, após exposição à UVA ou luz azul, tornaram-se sensíveis à luz visível (400-750 nm). Caracterizamos as propriedades de absorção e de emissão da lipofuscina e seu tempo de vida de fluorescência, utilizando a microscopia de fluorescência resolvida no tempo (FLIM). Observamos que lipofuscina em queratinócitos tem máximo de absorção na região do azul (420-450 nm), com emissão máxima de fluorescência no vermelho. As células HaCaT carregadas com lipofuscina efotossensibilizadas no visível, tiveram redução da viabilidade celular, que foi relacionada com a geração de oxigênio singlete, bem como acumularam lesões pré-mutagênicas 8-oxo-dG e quebras na fita de DNA. Também, investigamos a eficiência de diferentes comprimentos de onda da luz visível (408, 466, 522 e 650 nm) em promover a formação de lipofuscina em consequência de lesões em mitocôndrias e lisossomos. Tanto a luz azul (408 e 466 nm) quanto a luz verde (522 nm), mas não vermelha (650 nm) promoveram dano em mitocôndrias (integridade de membrana e DNA) e lisossomos (integridade de membrana e atividade autofágica), induzindo eficientemente lipofuscinogênese. Logo, além de UVA, o próprio espectro do visível aumenta a sensibilidade de queratinócitos à luz visível, através da geração de lipofuscina. Por fim, testamos o potencial carcinogênico da luz azul de alta energia (408 nm), irradiando células HaCaT cronicamente. Identificamos quatro mudanças principais envolvidas com o processo de transformação maligna: instabilidade genômica, redução da expressão de proteína supressora de tumor p16INK4a, aumento da taxa de proliferação, e resistência à apoptose. Além disso, a formação de dímeros de pirimidina ciclobutano (CPD) no DNA nuclear de células HaCaT logo após ou depois de vários ciclos de irradiação com 408 nm foi observada pela primeira vez na literatura.

Orientador: Humberto Santo Neto / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciencias Médicas / Made available in DSpace on 2018-08-13T22:18:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Oggiam_DaniellaSilva_M.pdf: 1790150 bytes, checksum: f55f529364fdf6fa2bae8c646e2b2d8b (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: A distrofia Muscular de Duchenne (DMD) é uma miopatia progressiva causada por uma doença autossômica recessiva ligada ao sexo, que acomete crianças do sexo masculino, e evolui para incapacidade motora na puberdade até causar óbito ao redor da segunda década de vida. É causada por uma alteração no gene codificador da proteína distrofina, que mantém a integridade do sarcolema da fibra muscular. O camundongo mdx é utilizado como modelo experimental da DMD para investigações do tecido muscular esquelético e cardíaco, por apresentar muitas semelhanças com humano portador da doença. Na DMD os pacientes iam á óbito por falência respiratória, desde a evolução do tratamento com técnicas de ventilação mecânica artificial, as disfunções cardíacas tornaram-se importantes, visto que a partir disto, a maioria dos óbitos começaram a ser em função da falência cardíaca, que resulta de um processo seguido de: necrose, inflamação, fibrose evoluindo para cardiomiopatia grave. Várias estratégicas farmacológicas tem sido utilizadas para melhora da função cardíaca tanto no portador de DMD como no camundongo mdx. Um dos medicamentos utilizados é o deflazacorte, um glucocorticóide de ação anti-inflamatória, administrado por toda vida do portador de DMD. Embora os efeitos do deflazacorte sobre a função cardíaca no humano e no camundongo mdx têm sido extensivamente estudados, pouco se sabe sobre os efeitos histopatológicos no tecido cardíaco. Neste trabalho foi avaliado o efeito da administração a longo prazo de deflazacorte na progressão da fibrose miocárdica intersticial em camundongos mdx de 6 meses de idade. Os animais foram tratados diariamente com deflazacorte durante 15 meses, após foram sacrificados, o coração foi removido e congelado em nitrogênio líquido para posterior análise histológica e morfológica do tecido. O coração do grupo de camundongos mdx tratados com deflazacorte foi comparado com camundongos mdx não tratados. As áreas de fibrose miocárdica diminuíram significativamente 40% em relação ao grupo não tratado. Concluiu-se que o tratamento à longo prazo com deflazacorte é eficiente para diminuir a progressão da fibrose cardíaca. Sendo assim, como a cardiomiopatia está diretamente relacionada à disfunções celulares que acarreta a necrose dos cardiomiócitos, é de interesse investigar o acúmulo de lipofuscina, um biomarcador do envelhecimento, nos corações de camundongos mdx. Neste trabalho também foi observado o acúmulo de lipofuscina em animais controle C57BL10 e mdx de 14 dias a 23 meses de idade sem serem submetidos a qualquer tratamento. Os animais foram sacrificados, o coração removido e congelado em nitrogênio líquido para posterior análise da fluorescência dos grânulos de lipofuscina. Após contagem dos grânulos observou-se que aumentam com a idade, e dos 4 para os 6 meses ocorreu um acréscimo no acúmulo de lipofuscina. Considerando-se que o acúmulo de lipofuscina relaciona-se a disfunção celular é possível que isto contribua para lesão de cardiomiócitos em corações desprovidos de distrofina / Abstract: The Duchenne Muscle Dystrophy is a progressive myopathy caused by recessive autossomic disease connected to the gender, which attacks male kids, and involves to motor disability in the property, leading to death around the second decade of life. It is caused by an alteration in the codifier gene of the protein dystropin, which maintains the integrity of the muscle fiber sarcolemma. The mdx mouse is used as an experimental model of DMD to investigate the skeletal and cardiac muscle fiber, because it presents a lot of similarities with the human carrier of the disease. In the DMD, the patients used to die due to respiratory failure. Since there was a treatment evolution with artificial mechanical ventilation techniques, the cardiac dysfunctions became important considering that from this moment on, most of the deaths started occurring because of a cardiac failure, resulting of a process followed by necrosis, inflammation, fibrosis involving to a serious cardiomyopathy. Several pharmacological strategies have been used to improve the cardiac function both in the DMD carrier and in the mdx one of the medications utilized is the deflazacort, a glucocorticóide of anti-inflammatory action, administrated during the whole life of the DMD carrier. Although the deflazacort effects upon the cardiac function in the human being and in the mouse mdx have been extensively studied just a little is know about the histopathological effects on the cardiac tissue. In this paper, the effect of the long term administration of deflazacort daily for 15 months, after they were sacrificed, had their hearts removed and frozen in liquid nitrogen for histological and morphological tissue further analysis. The heart of the mdx mice group treated with deflazacort was compared to the heart of the untreated mdx mice group. The myocardial fibrosis areas diminished significantly in comparison to the untreated group, in 40%. It was concluded that the long term treatment with deflazacort is effective to diminish the cardiac fibrosis progression the cardiomyopathy which cause the myocites cardiac necrosis, and therefore it is interesting to investigate the lipofuscin is a pigment related to the age, it is considered an aging biomarker. In this paper, the accumulation of lipofuscin in control animals C57BL10 and mdx with ages between 14 days and 21 months without any treatment was observed that they increase with the age, and from the 4 to the 6 months there was a raise in the lipofuscin accumulation. It was so, concluded, that the myocites cardiac functioning can be harmed even before the age of 8 months, and the accumulation of lipofuscin can mean a degeneration process which is more intensive in mdx / Mestrado / Biologia Celular / Mestre em Biologia Celular e Estrutural