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.

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Consequently, the daily consumption by humans is estimated in 5.4 mg day, with an input in the environment of 4.2 mg day per person, receiving or not appropriated treatment before disposure. The cytotoxicity, genotoxicity and mutagenicity of TiO2-NP were investigated using the established fish cell line derived from zebrafish (Danio rerio) liver (i. e. ZF-L cells). Prior to the evaluation of nanoparticle’s toxic potential, a careful characterization was realized in culture medium in the presence or not of fetal bovine serum (FBS). Regarding to the characterization in terms of size was accessed using a transmission electron microscope (TEM), the agglomeration potential and surface charge were accessed by diameter light scattering (DLS) and zeta potential measurements, respectively, using a spectrophotometer. TiO2-NP in environmentally relevant concentrations were tested for cytotoxicity, genotoxicity and mutagenicity. Cell viability was accessed by four different tests, the trypan blue assay (membrane integrity), MTT reduction assay (mitochondria), neutral red retention assay (lysosomes) and finally, induction of apoptosis and necrosis. Genotoxicity was determined by observing the fragmentation of DNA by the comet assay, while mutagenicity was determined by Cytokinesis-block micronucleus technique. The characterization showed that the FBS was effective in dispersing the nanoparticles and prevent the formation of large agglomerates allowing robust responses on the real toxicity of NP. After 24 hours of treatment, there was cell membranes rupture, decreasing cell viability to 35.33%, at the highest concentration (1.0 μg mL-1). Mitochondrial metabolic activity remained unchanged, but it was possible to detect the proliferation of lysosomes, which was mainly attributed to the NP endocytosis. The induction of apoptosis was 50.4%, and necrosis was 13.9%, both in the concentration 1.0 μg mL-1 TiO2-NP. In the case of necrosis, a result 10 times greater than that presented by the negative control. Added necrosis and apoptosis indicated a decrease in cell viability to 35.7%. The comet test showed the fragmentation of the DNA, it was also possible to observe the formation of micronuclei, bridges and shoots demonstrated by the micronucleus assay. In general, this study demonstrated that TiO2-NP, after 24 hours of exposure, significantly affect cell viability and cause DNA damage, which may become irreversible. In conclusion, this study showed the cytotoxic, genotoxic and mutagenic potential of TiO2-NP for ZF-L cells. Mitochondrial and lysosome responses require further studies on the effect of TiO2-NP on these organelles. / Nanopartículas de dióxido de titânio (NP-TiO2) são comumente usadas em muitos produtos industriais. Por conseguinte, seu consumo diário por seres humanos é estimado em 5,4 mg dia-1, o que acarreta em um aporte no ambiente de 4,2 mg dia-1 por pessoa, podendo ou não receber um tratamento apropriado antes do seu despejo. Foram avaliadas a citotoxicidade, genotoxicidade e mutagenicidade de NPTiO2 para a linhagem permanente derivada de fígado de peixe-zebra (Danio rerio) (células ZF-L). Antes da avaliação do potencial tóxico das nanopartículas, foi realizada uma caracterização cuidadosa em meio de cultura com e sem a adição de soro fetal de bovino (SFB). A caracterização em termos do tamanho físico da nanopartícula (NP) foi realizada utilizando um microscópio eletrônico de transmissão (TEM); os tamanhos hidrodinâmicos dos aglomerados e as cargas de superfície foram acessados por medidas de DLS (diameter light scattering) e potencial zeta, respectivamente utilizando um espectrofotômetro. A viabilidade celular foi avaliada por três ensaios diferentes, o ensaio de exclusão do corante azul de tripano (integridade de membrana), ensaio de redução do sal MTT (atividade metabólica mitocondrial) e ensaio de retenção do corante vermelho neutro (viabilidade dos lisossomos). A indução de apoptose e necrose foi avaliada por citometria de fluxo. A genotoxicidade foi determinada pela observação da fragmentação do DNA por meio do ensaio do cometa, enquanto a mutagenicidade foi determinada pelo ensaio de micronúcleos com bloqueio da citocinese. A análise DLS mostrou que o SFB foi eficaz quanto à dispersão das nanopartículas e preveniu a formação de grandes aglomerados, o que permitiu a obtenção de respostas mais robustas relativas à toxicidade real das nanopartículas. Após 24 horas de tratamento, houve ruptura das membranas celulares diminuindo a viabilidade celular a 35,33%, na concentração mais elevada (1,0 μg mL-1). A atividade metabólica mitocondrial manteve-se inalterada, mas foi possível detectar a proliferação dos lisossomos, que foi atribuída principalmente à endocitose das NP. A indução de apoptose foi de 50,4%, e de necrose de 13,9%, ambos na concentração 1,0 μg mL-1 NP-TiO2. No caso da necrose, um resultado 10 vezes maior do que o apresentado pelo controle negativo. Necrose e apoptose somadas indicaram a diminuição da viabilidade celular a 35,7%. O teste do cometa mostrou a fragmentação do DNA, também foi possível observar a formação de micronúcleos, pontes e brotos demonstrados pelo ensaio do micronúcleo. Em geral, este estudo demonstrou que as NP-TiO2, após 24 horas de exposição, afetam significativamente a viabilidade celular e causam danos ao DNA, que podem se tornar irreversíveis. Em conclusão, este estudo mostrou o potencial citotóxico, genotóxicos e mutagênico das NP-TiO2 para células ZF-L. Respostas mitocondriais e dos lisossomos requerem novos estudos quanto ao efeito das NP-TiO2 sobre essas organelas.

Orientador: Aureo Tatsumi Yamada / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-07T02:54:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Copi_Cecilia_M.pdf: 12156283 bytes, checksum: 93ce542963e020dcfb1af6c2bf9d5283 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Durante a gestação normal em primatas e em roedores observa-se o acúmulo de linfócitos natural killer no ambiente uterino (uNK). A funções comprovadas das células uNK estão relaciondas com o reconhecimento das células trofoblásticas alogênicas e produção de citocinas imunomoduladoras do ambiente uterino que garantem o sucesso da gestação. Além da produção de citocinas envolvidas na homeostase do ambiente uterino, as uNK produzem e estocam nos seus grânulos moléculas citotóxicas como a perforina e granzimas. Estas moléculas estão envolvidas na resposta imune inata das células NK, com potencial de promover a lise de células alvo. Porém, se ocorre a ativação desta atividade citolítica, ou mesmo se as uNK promovem a secreção deste arsenal de moléculas citolíticas no ambiente uterino em gestação normal, ou em casos de interrupção da gestação, não são conhecidas. Os conhecimentos nesta área não avançam pelas limitações éticas de estudar experimentalmente o ambiente uterino em gestantes humanos e a falta de modelos experimentais estabelecidos em animais laboratoriais. No presente trabalho, propos-se utilizar o modelo experimental de indução de lesões embrionárias para provocar o desequilíbrio do ambiente uterino e avaliar as alterações nas células uNK. Para tanto, foram utilizados camundongos prenhes no 9° dia de gestação que foram submetidas à procedimentos cirúrgicos de lesão do embrião. Amostras uterinas dos sítios de desenvolvimento embrionários de animais de gestação normal, dos animais com embriões lesionados nos intervalos de 10, 30 e 60 minutos póslesão, e dos animais manipulados cirurgicamente sem a lesão embrionária foram coletados e processados para avaliações através de métodos citoquímicos e imunocitoquímicos em microscopia de luz e eletrônica de transmissão. Os sítios uterinos de embriões lesionados apresentaram reação hiperêmica na região mesometrial já aos 10 minutos pós-lesão, que se acentuava nos períodos mais longos de pós-lesão. As células uNK presentes nesta região apresentaram alteração na reatividade pela citoquimica de lectina DBA e immunocitoquímica com a anti-perforina, sendo evidente a gradual redução na intensidade das reações no decurso do tempo pós-lesão. Na análise ultra-estrutural verificou-se a desestruturação dos grânulos lisossomo-secretores, sendo notória a perda do conteúdo do compartimento secretor evidenciada pela reação com o azul-cuprolínico. O compartimento lisossomal do grânulo embora sofra também uma desestruturação pronunciada, mantêm a reatividade para anti-catepsina D, sugerindo a preservação de parte da sua funcionalidade. A perda do conteúdo do compartimento secretor, notadamente a perforina e os proteoglicanos no período de 10 minutos pós-lesão, sugere a degranulação das uNK e portanto a ativação da atividade citotóxica destas células, numa resposta aguda frente ao desequilíbrio do ambiente uterino afetado pela lesão embrionária. Porém, não foi constatado qualquer indício morfológico da ocorrência da degranulação através do mecanismo exocitose-símile ou ainda, o efeito da ação citolítica sobre as células circunjacentes às uNK ativadas / Abstract: In the uterine environment during normal pregnancy of primates and rodents is seen the accumulation of natural killer lymphocites (uNK). The confirmed functions of uNK cells are related to recognition of allogeneic trophoblast cells and production of immunomodulating cytokines of uterine environment that assure the successful pregnancy. Besides the production of cytokines related to homeostasis of uterine environment, the uNK produce and store citotoxic molecules of perforin and granzymes in their granules. These molecules are involved in the innate immune response of NK cells with potential to promote lysis of target cells. However, whether the lytic activity is triggered or even the uNK promotes the secretion of these sets Df cytolitic molecules into the uterus of normal pregnancy or in the miscarriages are not known. The advances of knowledge in this field are slow down due to ethical limitation of experimental studies with human pregnant uterus and lack of well established experimental models in laboratory animal. In the present work it was proposed to use the experimental model of induction of embryo lesions to promote the unbalance of uterine environment and evaluated the changes in uNK cells. Pregnant mice on 9° gestational day were submitted to surgical procedure of embryo lesion and uterine samples from these embryo lesioned sites were collected after 10, 30 and 60 minutes, as did the normal pregnant and sham operated animais. The samples were processed for cytochemical and immunocytochemical evaluations in light and transmission electron microscopy. The embryo lesioned uterine sites showed hyperemic reaction in the mesometrial region as soon as 10 min after lesion which increased as increased the time lapse after lesion. The uNK cells found in these regions showed reactivity changes with DBA lectin cytochemistry and with anti-perforin immunocytochemistry, being noticed the gradual reduction on reaction intensities on course of time after lesion. In the ultrastructural analysis were seen the disruptions of secretory-Iysosomes granules with notorious lost of secretory compartment contents as were evidenced by cuprolinic blue cytochemical reaction. In spite of structural organization of lysosome compartment of the granules was also affected it was maintained the anti-cathepsin D positive reaction which suggest the preservation of part of its functionality. The secretory compartment contents lost, notably the perforin and proteoglycans at 10 min after embryo lesion suggest degranulations of uNK and therefore an acute response of these cells by activation of citotoxic activity, under effects of unbalance of uterine environment affected by embryo lesion. However, it was not detected any morphological evidence of degranulation by exocytosis-like mechanism or even, the cytolitic effect on neighbor cells around the activated uNK cells / Mestrado / Histologia / Mestre em Biologia Celular e Estrutural

Orientador: Áureo Tatsumi Yamada / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-20T04:02:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lima_PatriciaDanieleAzevedo_D.pdf: 2840118 bytes, checksum: 470a2cf0b7d63e81fd8f48aba5af44fc (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Células Natural Killer uterina (uNK) produzem moléculas angiogênicas e citocinas críticas ao sucesso da gestação , assim como proteínas citolíticas relacionadas à resposta imune inata. Contudo, se as capacidades angiogênicas e citolíticas são provenientes de diferentes subpopulações de células uNK não é conhecido; da mesma forma, estes fenótipos ainda não são estabelecidos. Assim, a proposta inicial deste trabalho foi avaliar...Observação: O resumo, na íntegra, poderá ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract: Angiogenic and cytokine molecules produced by uterine natural killer (uNK) cells are critical for successful pregnancy. Cytolytic proteins are also express by uNK cells. However, it is unknown whether the angiogenic and cytolytic capacities are from different uNK subsets, or the same cells. Thus, we initially proposed to evaluate...Note: The complete abstract is available with the full electronic document / Doutorado / Histologia / Doutor em Biologia Celular e Estrutural

Sialidose é uma doença neurossomática causada pela deficiência congênita da neuraminidase-1 (Neu1), enzima envolvida na regulação do catabolismo de sialoglicoconjugados nos lisossomos. Com o acúmulo de sialoglicoconjugados, ocorre comprometimento sistêmico e neurológico. Achados histológicos musculares incluem expansão da matriz extracelular (MEC) devido à proliferação anormal de fibroblastos, invasão das fibras musculares por componentes da MEC, fragmentação do citoplasma, formação vacuolar e atrofia das fibras musculares. Entretanto o mecanismo da atrofia muscular na deficiência de Neu1 não está completamente esclarecido, sendo o objetivo desse estudo. Desnervou-se o músculo gastrocnêmio direito de camundongos com deficiência de Neu1 (Neu1 -/-) e de controles Neu1 +/+. Os animais foram eutanasiados 0, 3, 7, 14 e 21 dias pós desnervação. Os músculos desnervados e contralaterais foram submetidos às seguintes análises: 1) histologia geral e medida da área transversa das fibras; 2) autofagia, através da avaliação da presença de vacúolos autofágicos por estudo ultraestrutural e da análise da expressão da proteína LC3; 3) ativação do sistema lisossomal, por reação de fosfatase ácida e análise da expressão proteica de catepsina L e lamp1; 4) deposição de colágeno e infiltração de tecido conjuntivo no tecido muscular; 5) níveis das proteínas Akt e GSK3b; 6) expressão dos atrogenes MuRF1 e Atrogina-1; 7) níveis da proteína MyoD, relacionada à diferenciação muscular; e 8) expressão dos genes Neu1, Neu2, Neu3 e Neu4. Os animais Neu1-/- apresentaram menor peso corporal e muscular compararando-se com animais Neu1 +/+. Houve redução progressiva da área das fibras dos músculos desnervados em relação aos músculos contralaterais. Os animais Neu1-/- apresentaram atrofia muscular basal, com aumento acentuado dos espaços endomisiais e perimisiais. Ocorreu formação de vacúolos autofágicos a partir de 14 dias de desnervação tanto em animais Neu1+/+ quanto em Neu1-/-. Os níveis de expressão proteica de catepsina L e de lamp1 aumentaram a partir de 14 dias de desnervação, mais notadamente em músculos desnervados de camundongos Neu1-/-. A expressão proteica de colágeno III mostrou-se aumentada em animais Neu1-/-, principalmente após desnervação. A expressão proteica da forma fosforilada do Akt (forma ativada) diminuiu após 21 dias de desnervação principalmente em músculos desnervados de animais Neu1+/+. Os níveis de PGSK3 b, forma inativa de GSK3b, diminuíram após a desnervação, em animais Neu1+/+ e animais Neu1-/-. Houve aumento na expressão gênica de Atrogina-1 e MuRF1 após 3 e 7 dias de desnervação, respectivamente; a expressão gênica de Atrogina-1 nos camundongos Neu1-/- teve um aumento atrasado, mostrando diferença significante após 7 dias de desnervação. Não houve diferença significativa entre níveis proteicos de MyoD. A expressão gênica de Neu1 mostrou-se elevada em músculos desnervados de animais Neu1+/+. Conclui-se, portanto, que a Neu1 parece atuar na regulação da massa muscular principalmente controlando o processo de ativação do sistema lisossomal, porém aparentemente sem afetar a autofagia / Sialidosis, a severe neurosomatic disease, results from congenital neuraminidase-1 (Neu1) deficiency. This enzyme regulates the catabolism of sialoglycoconjugates in the lysosomes. Systemic and neurologic manifestations occur due to the sialoglycoconjugates accumulation. In the mouse model for Neu1 deficiency, the muscle histologic findings include extracellular matrix (ECM) expansion, due to abnormal fibroblast proliferation, muscle fibers invasion by ECM components, cytoplasm fragmentation, vacuolar formation and muscle atrophy. Nevertheless the mechanisms of muscle atrophy in Neu1 deficiency are not completely known. This study was designed to investigate Neu1 involvement in muscle atrophy process. Denervation of gastrocnemius muscle was performed by sectioning sciatic nerve from Neu1 deficient mice (Neu1 -/-) and from normal control Neu1 +/+; the animals were euthanized 0, 3, 7, 14 and 21 days after denervation. Denervated and control muscles were collected and submitted to several analysis: 1) histological; 2) autophagic vacuoles formation, performed by ultrastructural analysis and LC3 protein expression; 3) acid phosphatase reaction, lamp1 and cathepsin L protein expression, to analyze lysosomal activation; 4) collagen deposition and fibrous formation; 5) proteins involved with muscle trophism, Akt and GSK3b; 6) MuRF1 and Atrogin-1 gene expression; 7) MyoD protein expression; 8) Neu1, Neu2, Neu3 and Neu4 genes expression. Neu1 -/- mice presented decreased body and muscle weight comparing to Neu1 +/+ animals. Muscle fiber cross-sectional area was reduced in denervated muscles comparing to contralateral muscles. Neu1 -/- mice muscles presented basal atrophy and increase of endomisial and perimisial spaces, which became more evident after denervation. After 14 days of denervation, autophagosome formation was noticed on Neu1 +/+ and Neu1-/- animals. Cathepsin L protein levels were increased after 14 and 21 days of denervation, especially in denervated muscles from Neu1 -/- mice. Lamp1 protein expression was increased in Neu1-/- animals. Type III collagen protein levels were increased in Neu1-/- animals. There were no significant differences between MyoD protein levels. P-Akt, active form of Akt protein levels, decreased after 21 days of denervation, especially in denervated muscles from control group animals, indicating that protein synthesis is decreased. P-GSK3b, inactive form of GSK3b decreased in denervated muscles from Neu1 -/- and Neu1 +/+ animals, which indicates that this protein remained activated during muscle atrophy process. There were significant differences in Atrogin-1 and MuRF1 gene expression levels after 3 and 7 days of denervation. Neu1 -/- animals muscles presented a delayed Atrogin-1 response. Neu1 gene expression was increased in denervated muscles from Neu1 +/+ mice. These findings suggest that Neu1 seems to act in the regulation of muscle mass mainly by controlling the process of lysosomal system activation, but apparently without affecting autophagy

Sialidose é uma doença neurossomática causada pela deficiência congênita da neuraminidase-1 (Neu1), enzima envolvida na regulação do catabolismo de sialoglicoconjugados nos lisossomos. Com o acúmulo de sialoglicoconjugados, ocorre comprometimento sistêmico e neurológico. Achados histológicos musculares incluem expansão da matriz extracelular (MEC) devido à proliferação anormal de fibroblastos, invasão das fibras musculares por componentes da MEC, fragmentação do citoplasma, formação vacuolar e atrofia das fibras musculares. Entretanto o mecanismo da atrofia muscular na deficiência de Neu1 não está completamente esclarecido, sendo o objetivo desse estudo. Desnervou-se o músculo gastrocnêmio direito de camundongos com deficiência de Neu1 (Neu1 -/-) e de controles Neu1 +/+. Os animais foram eutanasiados 0, 3, 7, 14 e 21 dias pós desnervação. Os músculos desnervados e contralaterais foram submetidos às seguintes análises: 1) histologia geral e medida da área transversa das fibras; 2) autofagia, através da avaliação da presença de vacúolos autofágicos por estudo ultraestrutural e da análise da expressão da proteína LC3; 3) ativação do sistema lisossomal, por reação de fosfatase ácida e análise da expressão proteica de catepsina L e lamp1; 4) deposição de colágeno e infiltração de tecido conjuntivo no tecido muscular; 5) níveis das proteínas Akt e GSK3b; 6) expressão dos atrogenes MuRF1 e Atrogina-1; 7) níveis da proteína MyoD, relacionada à diferenciação muscular; e 8) expressão dos genes Neu1, Neu2, Neu3 e Neu4. Os animais Neu1-/- apresentaram menor peso corporal e muscular compararando-se com animais Neu1 +/+. Houve redução progressiva da área das fibras dos músculos desnervados em relação aos músculos contralaterais. Os animais Neu1-/- apresentaram atrofia muscular basal, com aumento acentuado dos espaços endomisiais e perimisiais. Ocorreu formação de vacúolos autofágicos a partir de 14 dias de desnervação tanto em animais Neu1+/+ quanto em Neu1-/-. Os níveis de expressão proteica de catepsina L e de lamp1 aumentaram a partir de 14 dias de desnervação, mais notadamente em músculos desnervados de camundongos Neu1-/-. A expressão proteica de colágeno III mostrou-se aumentada em animais Neu1-/-, principalmente após desnervação. A expressão proteica da forma fosforilada do Akt (forma ativada) diminuiu após 21 dias de desnervação principalmente em músculos desnervados de animais Neu1+/+. Os níveis de PGSK3 b, forma inativa de GSK3b, diminuíram após a desnervação, em animais Neu1+/+ e animais Neu1-/-. Houve aumento na expressão gênica de Atrogina-1 e MuRF1 após 3 e 7 dias de desnervação, respectivamente; a expressão gênica de Atrogina-1 nos camundongos Neu1-/- teve um aumento atrasado, mostrando diferença significante após 7 dias de desnervação. Não houve diferença significativa entre níveis proteicos de MyoD. A expressão gênica de Neu1 mostrou-se elevada em músculos desnervados de animais Neu1+/+. Conclui-se, portanto, que a Neu1 parece atuar na regulação da massa muscular principalmente controlando o processo de ativação do sistema lisossomal, porém aparentemente sem afetar a autofagia / Sialidosis, a severe neurosomatic disease, results from congenital neuraminidase-1 (Neu1) deficiency. This enzyme regulates the catabolism of sialoglycoconjugates in the lysosomes. Systemic and neurologic manifestations occur due to the sialoglycoconjugates accumulation. In the mouse model for Neu1 deficiency, the muscle histologic findings include extracellular matrix (ECM) expansion, due to abnormal fibroblast proliferation, muscle fibers invasion by ECM components, cytoplasm fragmentation, vacuolar formation and muscle atrophy. Nevertheless the mechanisms of muscle atrophy in Neu1 deficiency are not completely known. This study was designed to investigate Neu1 involvement in muscle atrophy process. Denervation of gastrocnemius muscle was performed by sectioning sciatic nerve from Neu1 deficient mice (Neu1 -/-) and from normal control Neu1 +/+; the animals were euthanized 0, 3, 7, 14 and 21 days after denervation. Denervated and control muscles were collected and submitted to several analysis: 1) histological; 2) autophagic vacuoles formation, performed by ultrastructural analysis and LC3 protein expression; 3) acid phosphatase reaction, lamp1 and cathepsin L protein expression, to analyze lysosomal activation; 4) collagen deposition and fibrous formation; 5) proteins involved with muscle trophism, Akt and GSK3b; 6) MuRF1 and Atrogin-1 gene expression; 7) MyoD protein expression; 8) Neu1, Neu2, Neu3 and Neu4 genes expression. Neu1 -/- mice presented decreased body and muscle weight comparing to Neu1 +/+ animals. Muscle fiber cross-sectional area was reduced in denervated muscles comparing to contralateral muscles. Neu1 -/- mice muscles presented basal atrophy and increase of endomisial and perimisial spaces, which became more evident after denervation. After 14 days of denervation, autophagosome formation was noticed on Neu1 +/+ and Neu1-/- animals. Cathepsin L protein levels were increased after 14 and 21 days of denervation, especially in denervated muscles from Neu1 -/- mice. Lamp1 protein expression was increased in Neu1-/- animals. Type III collagen protein levels were increased in Neu1-/- animals. There were no significant differences between MyoD protein levels. P-Akt, active form of Akt protein levels, decreased after 21 days of denervation, especially in denervated muscles from control group animals, indicating that protein synthesis is decreased. P-GSK3b, inactive form of GSK3b decreased in denervated muscles from Neu1 -/- and Neu1 +/+ animals, which indicates that this protein remained activated during muscle atrophy process. There were significant differences in Atrogin-1 and MuRF1 gene expression levels after 3 and 7 days of denervation. Neu1 -/- animals muscles presented a delayed Atrogin-1 response. Neu1 gene expression was increased in denervated muscles from Neu1 +/+ mice. These findings suggest that Neu1 seems to act in the regulation of muscle mass mainly by controlling the process of lysosomal system activation, but apparently without affecting autophagy