O objetivo do presente trabalho é avaliar através de métodos quantitativos e qualitativos, as alterações nos corpos cavernosos de indivíduos com priapismo isquêmico. Foram estudados fragmentos de corpos cavernosos obtidos por biópsia de sete pacientes com, pelo menos, 48 horas de priapismo isquêmico, com idade entre 27 e 44 anos (média de 38 anos). Os pacientes foram submetidos a tratamento cirúrgico pela técnica de Al-ghorab. O material foi submetido a técnicas histoquímicas e imunohistoquímicas para a caracterização e quantificação do músculo liso e dos elementos fibrosos do tecido conjuntivo. A análise do corpo cavernoso dos pacientes com priapismo e do grupo controle, mostrou os seguintes resultados: Colágeno: controle = 34.76 4.64, priapismo = 39.64 2.91 (p = 0.0019); sistema elástico: controle 28.10 2.85, priapismo 36.10 3.06 (p = 0.0012) fibras musculares: controle = 43.37 4.96, priapismo = 26.48 5.00 (p < 0.0001). Ficou caracterizado aumento estatisticamente significativo dos elementos fibrosos do tecido conjuntivo e diminuição significativa nas fibras musculares lisas do corpo cavernoso dos pacientes com priapismo isquêmico. O presente estudo mostrou que o priapismo isquêmico está associado a alterações significativas nos componentes da matriz extracelular e na musculatura lisa do corpo cavernoso. Esses resultados poderiam explicar a disfunção erétil que acompanha os pacientes com priapismo isquêmico. / The purpose of the present study was to evaluate through quantitative and qualitative methods, the changes in the corpora cavernosa of patients with ischemic priapism. We obtained samples of corpora cavernosa from 7 patients with ischemic priapism, aged between 28 and 44 years (mean = 38), who underwent a cavernosal-glandular shunt. The control tissues were fragments of corpora cavernosa obtained from autopsies of 7 age-matched men who died of causes not related to the urogenital tract. Histochemical and immunohistochemical techniques were used to assess and quantify the extra-cellular matrix and smooth muscle fibers. The volumetric density of smooth muscle, elastic fibers and collagen were determined in corpora cavernosa. The stereological analysis showed the following values of volumetric density in the structures studied. Collagen: controls = 34.76 4.64, priapism = 39.64 2.91 (p = 0.0019); elastic system fibers: controls 28.10 2.85, priapism 36.10 3.06 (p = 0.0012), smooth muscle fibers: controls = 43.37 4.96, priapism = 26.48 5.00 (p < 0.0001). Our results demonstrated a significant increase in the fibrous elements of the connective tissue and a significant decrease of smooth muscle fibers in the corpora cavernosa of patients with ischemic priapism, when compared to controls. As conclusion, this study showed that ischemic priapism is associated with early significant changes in the components of the extra cellular matrix and smooth muscle fibers of corpora cavernosa. This could explain the frequent occurrence of erectile dysfunction found in patients with ischemic priapism.

O objetivo do presente trabalho é avaliar através de métodos quantitativos e qualitativos, as alterações nos corpos cavernosos de indivíduos com priapismo isquêmico. Foram estudados fragmentos de corpos cavernosos obtidos por biópsia de sete pacientes com, pelo menos, 48 horas de priapismo isquêmico, com idade entre 27 e 44 anos (média de 38 anos). Os pacientes foram submetidos a tratamento cirúrgico pela técnica de Al-ghorab. O material foi submetido a técnicas histoquímicas e imunohistoquímicas para a caracterização e quantificação do músculo liso e dos elementos fibrosos do tecido conjuntivo. A análise do corpo cavernoso dos pacientes com priapismo e do grupo controle, mostrou os seguintes resultados: Colágeno: controle = 34.76 4.64, priapismo = 39.64 2.91 (p = 0.0019); sistema elástico: controle 28.10 2.85, priapismo 36.10 3.06 (p = 0.0012) fibras musculares: controle = 43.37 4.96, priapismo = 26.48 5.00 (p < 0.0001). Ficou caracterizado aumento estatisticamente significativo dos elementos fibrosos do tecido conjuntivo e diminuição significativa nas fibras musculares lisas do corpo cavernoso dos pacientes com priapismo isquêmico. O presente estudo mostrou que o priapismo isquêmico está associado a alterações significativas nos componentes da matriz extracelular e na musculatura lisa do corpo cavernoso. Esses resultados poderiam explicar a disfunção erétil que acompanha os pacientes com priapismo isquêmico. / The purpose of the present study was to evaluate through quantitative and qualitative methods, the changes in the corpora cavernosa of patients with ischemic priapism. We obtained samples of corpora cavernosa from 7 patients with ischemic priapism, aged between 28 and 44 years (mean = 38), who underwent a cavernosal-glandular shunt. The control tissues were fragments of corpora cavernosa obtained from autopsies of 7 age-matched men who died of causes not related to the urogenital tract. Histochemical and immunohistochemical techniques were used to assess and quantify the extra-cellular matrix and smooth muscle fibers. The volumetric density of smooth muscle, elastic fibers and collagen were determined in corpora cavernosa. The stereological analysis showed the following values of volumetric density in the structures studied. Collagen: controls = 34.76 4.64, priapism = 39.64 2.91 (p = 0.0019); elastic system fibers: controls 28.10 2.85, priapism 36.10 3.06 (p = 0.0012), smooth muscle fibers: controls = 43.37 4.96, priapism = 26.48 5.00 (p < 0.0001). Our results demonstrated a significant increase in the fibrous elements of the connective tissue and a significant decrease of smooth muscle fibers in the corpora cavernosa of patients with ischemic priapism, when compared to controls. As conclusion, this study showed that ischemic priapism is associated with early significant changes in the components of the extra cellular matrix and smooth muscle fibers of corpora cavernosa. This could explain the frequent occurrence of erectile dysfunction found in patients with ischemic priapism.

O dimorfismo sexual relacionado à hipertensão arterial surge na adolescência e persiste por toda vida adulta. Homens apresentam maior incidência de doenças cardiovasculares quando comparados a mulheres de mesma faixa etária. O mesmo perfil é observado em modelos animais de hipertensão, nos quais machos apresentam maiores níveis pressóricos quando comparados a fêmeas. Dessa forma, a testosterona é frequentemente relacionada à hipertensão arterial. Entretanto, os mecanismos pelos quais a testosterona exerce efeitos vasculares ainda não estão esclarecidos. O objetivo deste trabalho foi investigar os efeitos da testosterona sobre a geração de espécies reativas de oxigênio (EROs), importantes mediadores do processo hipertensivo, em células da musculatura lisa vascular (CMLV) de ratos normotensos e espontaneamente hipertensos (SHR). Os receptores para andrógenos, as fontes de EROs (papel da NADPH oxidase), bem como os efeitos funcionais celulares (migração celular) relacionados aos efeitos da testosterona também foram analisados. Para tanto, CMLV do leito mesentérico de ratos Wistar (W), Wistar-Kyoto (WKY) e SHR foram isoladas, cultivadas e estimuladas com testosterona 10-7mol/L em diferentes tempos, de acordo com cada protocolo. Sempre que necessário, as células foram pré-incubadas por 30 minutos com inibidores específicos para o estudo dos mecanismos envolvidos, tais como: flutamida (inibidor do receptor clássico para andrógenos), apocinina (inibidor da NADPH oxidase), PP2 (inibidor da c-Src), actinomicina D (inibidor da transcrição gênica) e cicloheximida (inibidor da síntese protéica). Nossos resultados indicam que a testosterona induz a geração de EROs por mecanismos dependentes do tempo e da linhagem de ratos, de modo que células isoladas de animais SHR são mais sensíveis a testosterona. Esta geração ocorre por dois mecanismos principais: um mediado pelo receptor clássico para andrógenos (AR) e outro mediado pelo receptor de membrana para andrógenos (ARm), resultando em efeitos genômicos e não-genômicos, respectivamente. Enquanto os efeitos genômicos são comuns, isto é, são observados em células de animais normotensos e hipertensos, os efeitos não-genômicos são específicos, e ocorrem exclusivamente em células de animais hipertensos. A geração genômica de EROs, mediada pelo AR, depende da modulação da expressão de subunidades da NADPH oxidase. Por outro lado, a geração não-genômica, é mediada pelo ARm, independe de síntese protéica, e ocorre devido à ativação de vias de sinalização específicas, reguladoras do complexo enzimático NADPH oxidase. As EROs formadas a partir do estímulo com a testosterona tanto por mecanismos genômicos ou não-genômicos levam a migração celular por mecanismos mediados pelo RA. Nossos resultados sugerem que a testosterona tem papel importante na função de células da musculatura lisa vascular, o que pode contribuir para algumas alterações vasculares características do processo hipertensivo. Portanto, nosso trabalho é o primeiro a demonstrar que a testosterona regula vias de sinalização redox em CMLV levando a efeitos funcionais importantes, relacionados ao remodelamento vascular, os quais podem contribuir para o desenvolvimento e manutenção da hipertensão arterial. / Sexual dimorphism related to hypertension begins at childhood and persists through adulthood. The incidence of cardiovascular diseases is higher in men when compared to age-matched women. Although testosterone has been associated to the sexual dimorphism in hypertension, the mechanisms whereby testosterone acts in the vasculature remain unclear. The main objective of this study was to determine whether testosterone induces reactive oxygen species (ROS) generation, key players on hypertension, in vascular smooth muscle cells (VSMC) isolated from normotensive and hypertensive rats. The signaling pathways and the androgen receptors activated by testosterone, the role of NADPH oxidase in ROS generation and the cellular outcomes (cell migration) were also determined. Accordingly, VSMC isolated from the mesenteric bed of Wistar (W), Wistar-Kyoto (WKY) and spontaneously hypertensive (SHR) rats were stimulated with testosterone 10-7mol/L for different periods of time, according to each protocol. Whenever appropriate, cells were pre-incubated with specific inhibitors, such as flutamide 10-5mol/L (nuclear androgen receptor antagonist), apocynin 3x10-5mol/L (NADPH oxidase inhibitor), PP2 10-5mol/L (c-Src inhibitor), actinomycin D 10-5mol/L (inhibitor of gene transcription), and cycloheximide 10-5mol/L (protein synthesis inhibitor). Our findings demonstrate that testosterone induces ROS formation in a time and strain-dependent manner. Augmentation of ROS formation is higher in SHR-VSCMC, indicating an increased sensitivity of SHR-VSMC to testosterone stimuli. Testosterone-induced ROS production occurs by two main mechanisms: the first mediated through the classical androgen receptor (AR) and the second mediated through membrane-associated androgen receptor (ARm), leading to genomic and non-genomic effects, respectively. Whereas the genomic effects occur in VSMC from both strains, non-genomic effects are only observed in SHR-VSMC. The genomic ROS production is mediated through AR and depends on modulation of NADPH oxidase subunits. On the other hand, non-genomic ROS formation is mediated through RAm, does not rely on protein synthesis and occurs via specific signaling pathways that regulate NADPH oxidase. Genomic and non-genomic ROS production by testosterone leads to a common final effect: VSMC migration, indicating that testosterone plays a key role in VSMC function. These results indicate that testosterone signals through redox-sensitive pathways, important in c-Src-mediated migration of VSMCs in SHR. Such processes may contribute to vascular remodeling in hypertension.

INTRODUÇÃO: Os pacientes com asma crônica podem compartilhar similaridades clínicas e fisiológicas com pacientes com doença pulmonar obstrutiva crônica, tal como reversibilidade parcial ao broncodilatador ou pouca obstrução persistente do fluxo expiratório. Entretanto, não existem estudos comparando a patologia destas duas doenças em pacientes com idade similares e mesma gravidade da doença. MÉTODOS: Nós comparamos as dimensões das grandes e pequenas vias aéreas de 12 pacientes adultos (média±erro padrão, 32±3 anos) e 15 pacientes idosos e pré-idosos idosos (65±1 ano) não tabagista que foram a óbito por asma fatal com 14 pacientes tabagistas crônicos que foram a óbito por DPOC grave (71± 1 ano) e 19 pacientes-controle (56±1 ano). Usando a coloração de Movat e H&E, e a técnica de análise de imagens, nós quantificamos a espessura da membrana basal (MB) (valores expressos em ?m) a área de glândula submucosa nas grandes vias aéreas. Nas grandes e pequenas vias aéreas quantificamos a área de camada interna, a área de músculo liso e a área de camada externa. As áreas foram normalizadas pelo perímetro da MB (?m/?m2). RESULTADOS: os pacientes asmáticos adultos apresentaram a MB, área de músculo liso e a área da camada externa nas grandes e pequenas vias aéreas mais espessas, quando comparadas com os controles com idade similar com DPOC grave. Nos pacientes idosos e pré-idosos com asma, houve uma sobreposição na espessura da MB e na área da glândula submucosa, enquanto que nas pequenas e grandes vias aéreas a área de músculo liso foi mais espessa quando comparados com os controles com idade similar com pacientes com DPOC grave. Os pacientes com DPOC apresentaram nas pequenas e grandes vias aéreas as áreas de músculo liso menor quando comparada aos controles com idade similar. Os asmáticos adultos apresentaram a área de músculo liso maior quando comparada aos asmáticos idosos. CONCLUSÃO: Nossos dados fornecem novas informações sobre as mudanças patológicas que podem nos ajudar a entender melhor as similaridades e diferenças patológicas no pacientes adultos e idosos com asma comparados ao DPOC / Background: In some patients with chronic asthma, clinical and physiological similarities with chronic obstructive pulmonary disease may co-exist, such as partial reversibility to bronchodilators despite persistent expiratory airflow obstruction. However, pathologic analyses comparing both diseases in patients of similar age and disease severity are scarce. Methods: We compared the large and small airway dimensions in 12 younger (mean±SD, age 32 yr±3 yr) and 15 older (65 yr±1 yr) non-smoking fatal asthmatics with 14 chronic smokers with severe, fatal COPD (71 yr±1 yr) and 19 control patients (56 yr±1 yr). Using H&E, Movat\'s pentachrome staining and image analysis, we quantified large airway basement membrane (BM) thickness (?m); submucosal gland area; and large and small airway inner wall, smooth muscle and outer wall areas. Areas were normalized by BM perimeter (?m2/?m). Results: Younger adult fatal asthmatics had thicker BM, smooth muscle, and outer wall areas in both small and large airways when compared to agematched controls and fatal COPD patients. In older asthmatics, there was an overlap in BM thickness and submucosal gland area, whereas both large and small airway smooth muscle areas were thicker compared to age-matched controls and fatal COPD patients. COPD patients had thinner large and small airway smooth muscle areas compared to age-matched controls. Younger asthmatics had thicker small airway smooth muscle area compared to older asthmatics. Conclusion: Our data provide novel pathological substrate changes that may help us better understand physiological similarities and differences in younger and older patients with asthma compared to COPD.

Orientador: Marta Helena Krieger / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-23T15:25:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Oliveira_MarianaGoncalvesde_M.pdf: 2027053 bytes, checksum: c424b2043397f6d28d8adebb3fc72bd3 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: O óxido nítrico (NO) é um multifuncional agente biológico que nas últimas décadas tem sido alvo de uma infinidade de estudos e constitui hoje um dos mais importantes mediadores de processos intra e extracelulares. Diversos estudos demonstram sua capacidade de prevenção da ativação e adesão plaquetária ou leucocitária e inibição da proliferação e migração de células musculares lisas vasculares (VSMCs), entretanto, em condições de baixa disponibilidade do NO esses processos são prejudicados. Atualmente há o grande interesse no desenvolvimento de compostos capazes de liberar NO de forma modulada e estável, e, nesse sentido, os complexos nitrosilos de rutênio têm se destacado por suas características excepcionais. É amplamente reconhecido que a modulação fenotípica de VSMCs tem papel crítico na progressão de diversas doenças vasculares proeminentes. Sabe-se que o fator de crescimento derivado de plaquetas (PDGF-BB) é um dos principais estimulantes desse processo. Este estudo se propôs a caracterizar os efeitos inibitórios do complexo de rutênio trans-[Ru(NO)Cl(cyclam)](PF6)2, nomeado Ru(cyclam)NO, na modulação fenotípica, resposta proliferativa e migratória de VSMCs induzidas por PDGF-BB. VSMCs foram obtidas por técnica de cultura primária. A citotoxicidade do complexo, na faixa de concentração de 100 ?M a 1500 ?M, foi determinada em ensaios de redução do MTT e incorporação neutral red (NR), e comparadas a do nitroprussiato de sódio (SNP). A concentração 100 ?M foi definida para os demais protocolos experimentais. Western blotting, ensaios transwell e wound healing, e incorporação de timidina triciada foram utilizados para determinação da modulação fenotípica, migração e proliferação celular, respectivamente, e níveis de nitrato no meio foram determinados por quimiluminescência para avaliação do perfil de liberação de NO. O complexo demonstrou baixa citotoxicidade, mesmo na maior concentração e após 48 horas de exposição, reduzindo ao máximo em 30% a porcentagem de células viáveis em ambos os ensaios, demonstrando ser menos tóxico que o SNP. Níveis de nitrato no meio atigiram a concentração máxima após 30 minutos (11 ?M ± 4,8), de maneira mais lenta em relação ao SNP, cuja concentração máxima foi após 5 minutos (13 ?M ± 3,7). A proliferação das VSMCs induzida por PDGF-BB foi inibida, reduzindo à metade a radioatividade incorporada, bem como a expressão do marcador de proliferação PCNA. Observou-se redução de 45% na migração induzida por PDGF-BB nos ensaios transwell, e no wound-healing, embora qualitativo, a redução é notável. A modulação fenotípica da VSMC foi observada pela redução em 60% da expressão da proteína alfa-actina, característica do fenótipo maduro, e foi quase totalmente prevenida pelo tratamento com o complexo. Tal prevenção pode ser mediada pelo fator de transcrição ELK-1, que favorece a expressão de genes de diferenciação, e cuja fosforilação foi estimulada pelo PDGF-BB, porém inibida em quase 50% pelo pré-tratamento com Ru(cyclam)NO. As respostas observadas nos tratamentos com Ru(cyclam)NO foram promissoras, e, embora seu mecanismo de ação x ainda não esteja completamente esclarecido, este complexo demonstrou atividade biológica singular, e sua aplicação em condições clínicas onde há descontrole de processos de proliferação e migração de VSMCs, como a reestenose, apresenta-se como uma proposta interessante / Abstract: Nitric oxide (NO) is a multifuctional biological agent that in the recent decades has been the subject of a plethora of studies and today is one of the most important intracellular and extracellular processes mediators. Several studies have demonstrated its ability to prevent leukocyte or platelet adhesion and activation, and inhibition of vascular smooth muscle cells (VSMCs) proliferation and migration. However, low availability of NO conditions determines impairement of these processes. There is a keen interest in the development of compounds capable of releasing NO modulated so stable, and the nitrosyl ruthenium complexes have gained prominence for its exceptional features. It is widely recognized that the phenotypic modulation of VSMCs, and its uncontrolled proliferation and migration, plays a critical role in the progression of several prominent vascular diseases. It is known that the platelet-derived growth factor (PDGF) is a primary stimulant of the process. This study aimed to determine the inhibitory effects of the ruthenium complex NO donor trans-[Ru(NO)Cl(cyclam)](PF6)2, named Ru(cyclam)NO, in the phenotypic switching, on migratory and proliferative responses of VSMCs induced by PDGF-BB, and its biological response. VSMCs were obtained from primary culture methodology. The complex cytotoxicity were determined by MTT reduction and incorporation of neutral red (NR) assays, in the range of concentration from 100 ?M to 1500 ?M, and compared to sodium nitroprusside (SNP). For the following experimental protocols the concentration of the 100 ?M was set. Western blotting, transwell and wound healing assays, and incorporation of tritiated thymidine were used for determination of phenotypic switching, cell migration and proliferation, respectively. Evaluation of the NO profile release was determined as nitrate levels in the culture medium by chemiluminescence. The complex Ru(cyclam)NO showed low cytotoxicity even at the highest concentration evaluated and after 48 hours of exposition, reducing only 30% the percentage of viable cells in both trials, showing be less toxic than the SNP. Medium nitrate levels exibhited the highest concentration after 30 min (11 ?M ± 4.8), slower when compared to SNP, which reached the maximum concentration after 5 minutes (13 ?M ± 3.7). The proliferation of VSMCs induced by PDGF-BB was inhibited by half of the radioactivity incorporated counting, as well as the reduction on the expression of the proliferation marker PCNA. Observed a reduction by 45% in the migration induced by PDGF-BB determined in transwell assays, and on the wound-healing, although a qualitative result, the reduction of migration induced by PDGF-BB. The 60% reduction by PDGF-BB treatment of the contractile protein expression ?-SMA, characteristic of mature phenotype, revealed the modulation of VSMCs phenotype, and it was almost completely prevented by treatment with the complex. Such prevention was associated with inhibition by almost 50% of phosphorylation of the transcription factor ELK-1 stimulated by PDGF-BB. The responses determined with complex treatments revealed promising for future development of cardiovascular devices. Although its xii mechanism of action is not completely understood, this complex showed singular biological activity, and its application in some clinical conditions where there is uncontrolled proliferation and migration of VSMCs presents as a substancial proposal / Mestrado / Fisiologia / Mestra em Biologia Funcional e Molecular

As coronárias derivam do proepicárdio, uma estrutura formada por precursores dos constituintes de vasos coronários, células endoteliais e musculares lisas (CoSMC). In vivo observa-se um marcante atraso entre a diferenciação endotelial e a integração de CoSMC à parede do vaso. O objetivo deste trabalho foi identificar os mecanismos que inibem a diferenciação a CoSMC in vivo. Baseados na perda progressiva da expressão de raldh2, a principal enzima de síntese de ácido retinóico (AR), nós exploramos a sinalização por AR como um possível inibidor da diferenciação a CoSMC. Através de um vetor adenoviral de expressão de raldh2 e da inibição in vivo da síntese de AR nós demonstramos que a sinalização por AR bloqueia a diferenciação a CoSMC dos precursores coronários. Nós também identificamos o VEGF como um fator chave no controle da diferenciação a CoSMC. Em conjunto, nossos dados suportam o modelo que a síntese de AR e VEGF durante o desenvolvimento cardíaco foi co-optada para o bloqueio da diferenciação a CoSMC até o estabelecimento de uma vasta malha vascular. / Coronary vessels derive from the proepicardium (PE), a structure formed by precursor of coronary vessels cells, endothelial and smooth muscle cells (CoSMC). In vivo there is a clear gap between the endothelial differentiation and the integration of CoSMC into the vascular tubes. The aim of this work was to understand the mechanisms controlling the delayed in vivo CoSMC differentiation. Based on the progressive loss of expression of raldh2, the main retinoic acid (RA) synthesizing enzyme, we explored the RA signaling as a possible candidate inhibitor of CoSMC differentiation. Using a adenoviral raldh2 expression system and in vivo inhibition of RA synthesis we showed that RA signaling act as a brake to slow CoSMC differentiation in PE-derived cells. We also identified VEGF as key factor acting on the control of CoSMC differentiation. Together our results support a model that AR and VEGF synthesis during cardiac development was co-opted to block the CoSMC differentiation of coronary precursors before an extensive endothelial network of tubes is established.

Dissulfeto isomerase protéica (PDIA1 ou PDI) é uma chaperona e ditiol-dissulfeto oxido-redutase residente do reticulo endoplasmático (RE). PDI é essencial à regulação da proteostase por ter função no enovelamento oxidativo de proteínas e na via de degradação associada ao RE (ERAD). Além disso, PDI interage fisicamente e regula a atividade de NADPH oxidases, e fora da célula é um regulador redox essencial à atividade de proteínas extracelulares. Este pool epi/pericelular da PDI (pecPDI) regula função de proteínas de membrana/secretadas, como integrinas, glicoproteínas gp120 do virus HIV e outras, com múltiplas funções que incluem: trombose, ativação plaquetária, adesão celular, infecção viral e remodelamento vascular. A rota de externalização da PDI permanece obscura, e seu conhecimento pode indicar mecanismos dos efeitos (fisio)patológicos da PDI. A secreção da PDI pela rota RE-Golgi foi sugerida em células endoteliais infectadas pelo vírus da dengue, células pancreáticas e tireoideanas. No entanto, uma varredura sistemática das possíveis rotas de externalização da PDI não foi previamente realizada. Neste estudo, mostramos que células endoteliais (EC) externalizam constitutivamente, por rotas distintas, dois pools de PDI, de superfície celular e solúvel, enquanto na EC não estimulada PDI não foi detectada significativamente em micropartículas. PDI externalizada corresponde a ca.1,4% do pool total de PDI celular. Tanto a PDI de superfície celular como a solúvel foram majoritariamente secretadas pela via de secreção não-convencional do tipo IV independente de GRASP. Contudo, a via de secreção clássica também contribui para externalização basal da PDI de superfície celular, mas não da solúvel basal ou estimulada por PMA, ATP e trombina indicando que todas envolvem escape do Golgi. Além disso, a externalização constitutiva da PDI de superfície em célula muscular lisa vascular também ocorre por via independente de Golgi. Externalização da PDI não foi detectavelmente mediada pela secreção não-convencional do tipo I, II, III, lisossomos secretórios, endossoma de reciclagem e transporte ativo (dependente de ATP) em EC. Considerando que chaperonas são vias essenciais de resposta a estresses, investigamos o efeito de estresse do RE e choque térmico na pecPDI. Estresse do RE não altera a PDI de superfície celular, mas aumenta PDI solúvel. Ambos os pools de PDI não foram alterados por choque térmico, embora a recuperação desse estresse diminua a secreção de PDI. Estes dados sugerem que a liberação de PDI é um processo regulado, dependente da natureza do estresse. Bloqueio da síntese de proteínas com cicloheximida não altera pecPDI, indicando que PDI recém-sintetizada não é preferencialmente externalizada e que o tráfego da PDI independe de outras proteínas recém-sintetizadas. Um aspecto importante do estudo foi indicar uma resiliência da pecPDI à modulação individual de distintas vias secretoras, consistente com uma estrita auto-regulação e possibilidade de vias sinérgicas e complementares. Estes resultados indicam que a externalização da PDI de superfície e PDI secretada possam ser externalizadas por mecanismos independentes. Estes processos compõem um processo regulado estritamente, consistente com papel homeostático da pecPDI / Protein disulfide isomerase (PDIA1 or PDI) is dithiol-disulfide oxireductase chaperone resident in the endoplasmic reticulum (ER). PDI is essential for proteostasis, due to its support of oxidative protein folding and ER-associated protein degradation (ERAD). In addition, PDI associates with NADPH oxidase(s) and regulate its activity, while outside of the cell, PDI redox-dependently modulates extracellular proteins. This epi/pericellular PDI (pecPDI) pool is known to regulate membrane/secreted proteins such as integrins, HIV glycoprotein gp120 and others, with functions that involve thrombosis, platelet function, cell adhesion, viral infection and vascular remodeling. PDI externalization route remains enigmatic and its elucidation can help understand some (patho)physiological PDI effects. An ER-Golgi route for PDI secretion has been as described on dengue virus-infected endothelial cells pancreatic and thyroid) cells. However, none of these papers addressed PDI secretion routes in a systematic fashion. Here, we show that endothelial cells (EC) constitutively externalize, through different routes, two PDI pools, a cell-surface and a secreted one, while in nonstimulated ECs PDI was not significantly detected in microparticles. Externalized PDI corresponds to < 2% of total cellular PDI pool. Both cell-surface and soluble PDI were predominantly externalized through unconventional type IV GRASP-independent pathway(s). However, the classical secretory pathway also contributes to basal cell-surface, but not soluble, PDI externalization, as PMA, ATP or thrombin-stimulated secretion also involve Golgi bypass. Furthermore, constitutive cell-surface PDI externalization in vascular smooth muscle cells also occurs in a Golgi-independent way. PDI externalization was not detectably mediated by non-conventional type I, II and III secretion routes, secretory lysosomes, recycling endosomes and ATP dependent active transport in EC. Since chaperones are essential for cellular stress response, we assessed the effects of ER stress and heat-shock on pecPDI. ER stress did not affect cell-surface PDI but increased the soluble pool. Both PDI pools were unaltered by heat shock, while stress recovery decreased PDI secretion. These data suggest that PDI release is finely tuned and dependent on the type of stress. Blockade of protein synthesis with cycloheximide did not change pecPDI levels, suggesting that newly-synthesized PDI is not preferentially externalized and that PDI traffic does not require newly-synthesized proteins. An important aspect of the study was the evidence for pecPDI resilience to individual modulation of distinct secretion routes, consistent with strict auto-regulation and possible synergic or complementary pathways. Overall, our data suggest that cell-surface and secreted PDI pool externalization are regulated through independent mechanisms, which in both cases involve Type IV non-conventional routes, with some minor contribution of Golgi-dependent secretory pathway. These patterns compose a strictly regulated process, consistent with an important homeostatic role for pecPDI

Lesão do DNA mitocondrial (mtDNA) promove disfunção desta organela, contribuindo para a gênese do envelhecimento e fisiopatologia de doenças como aterosclerose e diabetes. A mitocôndria é a principal fonte quantitativa de espécies reativas de oxigênio (ROS) em células, e o complexo NAD(P)H oxidase a principal fonte de ROS envolvidas na sinalização celular. A possível inter-relação entre estas duas importantes vias produtoras de ROS não está definida. O objetivo deste estudo foi investigar o perfil de alterações na expressão e atividade da NAD(P)H oxidase de células musculares lisas vasculares (VSMC) em resposta a perturbações mínimas da função mitocondrial análogas às esperadas em doenças crônico-degenerativas vasculares. Inicialmente, validamos modelo in vitro de disfunção mitocondrial induzida por incubação de VSMC com brometo de etídio (24 - 72 h). Lesões mínimas do mtDNA foram documentadas por alterações nos produtos de amplificação (PCR) da região repetitiva da D-loop e redução da taxa de consumo de oxigênio total em ~15% vs. basal (p<0,05). Este grau de lesão não foi suficiente para induzir alterações morfológicas evidentes ou apoptose, e foi associado ao retardo de 25 - 30% no aumento de população celular induzido por soro fetal bovino. Nestas condições, não se detectou aumento da produção basal de superóxido ou mudanças nos níveis de glutationa, óxidos de nitrogênio, ou da atividade superóxido dismutase. A produção basal de peróxido de hidrogênio aumentou ~15%. Após disfunção mitocondrial, houve significativo aumento (30 - 45%) na atividade basal do complexo NAD(P)H oxidase em fração de membrana de VSMC. Entretanto, a ativação da oxidase pela AII, conhecido agonista da oxidase vascular, foi essencialmente abolida, indicando dependência funcional da ativação da oxidase com a integridade da mitocôndria. Em sintonia com esses dados, na condição basal, ocorreu aumento de expressão da isoforma Nox4 da oxidase, enquanto o aumento do mRNA da Nox1 normalmente visto após AII foi minimizado. Por outro lado, o aumento da atividade da NADPH oxidase causado pelo estressor do RE tunicamicina (indutor de Nox4) foi também abolido pela disfunção mitocondrial, entretanto, ocorreu aumento do mRNA da Nox4, indicando que as alterações funcionais da oxidase nesta situação não decorrem apenas de mudanças da expressão. Dissociação semelhante entre expressão e atividade ocorreu após exposição de 72 horas ao EtBr (i.e., durante adaptação). Nesta, ocorreu maior expressão do mRNA de Nox1 e Nox4 com AII, sem aumento da atividade da oxidase em membranas. Incubação do EtBr por 24 horas não induziu per se aumento consistente nos índices de estresse do RE e induziu inversão do padrão do tráfego subcelular da dissulfeto isomerase protéica (PDI), uma chaperona redox descrita recentemente como reguladora da NADPH oxidase. Após 72 horas de incubação com EtBr, a expressão de chaperonas marcadoras de estresse do RE foi bastante diminuída e o tráfego da PDI teve o padrão restaurado. Demonstramos por microscopia confocal evidências preliminares de possível co-localização entre Nox1 e mitocôndria. Estes dados sugerem uma relevante inter-relação funcional entre mitocôndria e complexo NAD(P)H oxidase, associada pelo menos a alterações de expressão e/ou tráfego subcelular de subunidades catalíticas e reguladoras desse complexo. / Mitochondrial DNA (mtDNA) damage induces dysfunction of this organelle, contributing to the genesis of aging and to the pathophysiology of diseases such as atherosclerosis and diabetes. Mitochondria are the main quantitative source of reactive oxygen species (ROS) in cells, while NAD(P)H oxidase complex is a major source of cell signaling-associated ROS. The possible crosstalk between these two relevant sources of ROS is unclear. The aim of this study was to investigate changes in activity and/or expression of vascular smooth muscle cell (VSMC) NAD(P)H oxidase in response to minor perturbations of mitochondrial function similar to those expected to occur in chronic degenerative vascular diseases. Initially, we validated an in vitro model of mitochondrial dysfunction in VSMC, through incubation with ethidium bromide (24 - 72 h). Minimal mtDNA damage after EtBr was shown by distinct amplification patterns (at PCR) of D-loop repetitive region and by ~ 15% oxygen consumption decrease vs. basal (p<0.05). Such mtDNA damage was not sufficient to induce morphologic changes or apoptosis, whereas serum-stimulated increase in cell number was prevented by 25-30%. Under those conditions, baseline superoxide production, as well as levels of glutathione or nitrogen oxides or superoxide dismutase activity were unchanged. Baseline hydrogen peroxide production increased ~15%. VSMC membrane fraction NADPH oxidase activity was increased by 30-45% after mitochondrial dysfunction. However, oxidase activation due to AII (100 nM, 4h) was markedly abrogated, indicating that A-II-driven oxidase activation requires integrity of mitochondrial function. Accordingly, there were increases in baseline mRNA expression of Nox4 oxidase isoform, while the expected increase in Nox1 by AII was minimized. On the other hand, the NADPH oxidase activity induced by the endoplasmic reticulum stressor tunicamycin (Nox4 inducer) after mitochondrial dysfunction was abrogated, however simultaneously with increased Nox4 mRNA, thus indicating that the observed functional alterations in the oxidase complex in these conditions cannot be associated only to mRNA expression changes. After VSMC EtBr incubation for 72 h, similar dissociation between expression and activity was observed, with increase in Nox 1 and Nox4 mRNA by AII, without parallel increase in membrane fraction oxidase activity. Although there was little change in ER stress markers after 24h EtBr, protein disulfide isomerase (PDI), a redox chaperone recently described by us as a novel NAD(P)H oxidase regulator, exhibited a reversal of its subcellular traffic pattern. After 72 h EtBr, the expression of ER markers was strongly decreased and normal PDI traffic was restored. Confocal microscopy suggested possible co-localization between Nox1 and mitochondria. These results suggest a functionally relevant crosstalk between mitochondria and NADPH oxidase complex associated at least to changes in expression and/or subcellular traffic of catalytic or regulatory subunits of this complex.

Toxinas que atuam em canais para Na+ operados por voltagem são as principais responsáveis pelos efeitos tóxicos do envenenamento escorpiônico e podem ser divididas em duas classes: a- e b-neurotoxinas. TsTX-V e TsTX-I da peçonha de Tityus serrulatus (TsV) são, respectivamente, exemplos destas toxinas. Neste trabalho, foram avaliados os efeitos da TsV e destas toxinas sobre a pressão arterial média (PAM) e liberação de catecolaminas em ratos conscientes e não imobilizados, previamente cateterizados, bem como a captação de GABA, dopamina (DA) e glutamato (Glu) em sinaptosomas isolados de cérebro de ratos e a concentração citoplasmática de Ca+2 ([Ca+2 ]C) em células de músculo liso vascular de aorta de ratos. As toxinas foram isoladas por cromatografia de troca iônica (TsTX-I) seguida por CLAE de fase reversa (TsTX-V). As toxinas (15 e 30 g/kg) e TsV (50 e 100 g/kg) foram injetadas intravenosamente. A PAM foi monitorada continuamente através do cateter femoral. Os níveis plasmáticos de adrenalina (ADR) e noradrenalina (NA) foram determinados por CLAE de fase reversa com detector eletroquímico, em 10 min antes e 2,5, 30 e 90 min após os tratamentos. Efeitos pressores máximos foram observados em 2,5?3,5 min. TsV induziu um intenso aumento de longa duração na PAM, bem como a TsTX-I. A TsTX-V mostrou efeitos pressores menores. TsV mostrou os maiores efeitos sobre a liberação de catecolaminas, seguido pela TsTX-I e TsTX-V com um efeito máximo em 2,5 min, seguido por uma gradual redução, permanecendo, todavia, maior que os controles. Embora ambas as classes de toxinas atuem em canais para Na+, TsTX-I mostrou efeitos mais significantes e intensos sobre a liberação de catecolaminas e pressão arterial que a TsTX-V. Parece que a toxicidade da TsTX-V não está somente relacionada à sua capacidade de liberar catecolaminas, indicando que outros neutrotransmissores podem estar envolvidos em sua toxicidade. Nem a TsV ou suas toxinas foram capazes de afetar a captação de 3H-Glu. TsTXI inibiu somente a captação de 3H-DA (IC50 = 28,41 nM). Por outro lado, TsV (0,43ng/mL) inibiu a captação de 3H-GABA e 3H-DA (~50%). TsTX-V mostrou IC50 = 9,37 nM e 22,2 nM para a captação de 3H-GABA e 3HDA, respectivamente. Esses efeitos foram abolidos pelo pré-tratamento com TTX, indicando o envolvimento de canais para Na+ neste processo. Na ausência de Ca+2 e em baixas concentrações de toxinas, a redução não é tão singnificante como na presença de Ca+2. TsTX-V não reduziu a captação de 3H-GABA em células COS-7 expressando os transportadores de GABA, GAT-1 e GAT-3, sugerindo que esta toxina reduz indiretamente o transporte. A redução da captação de 3H-GABA pelos sinaptosomas pode ser devido a rápida e intensa despolarização celular, como revelado por microscopia confocal em células de glioma C6. Assim, TsTX-V causou redução da captação de 3H-GABA e 3H-DA de uma maneira independente de Ca+2, não afetando diretamente os transportadores de GABA, mas em consequencia da despolarização, envolvendo canais para Na+ operados por voltagem. TsV e suas toxinas foram capazes de aumentar a ([Ca2+ ]C , provavelmente por interargir com canais para Na+. Quando comparado aos efeitos despolarizantes do KCl 60 mM (100 %), TsV (100 e 500 g/mL) exibiu um aumento de 49,60 ± 2,58 % e 103,66 ± 5,17 %, respectivamente, enquanto que a TsTX-I e TsTX-V (50 e 100 g/mL de cada) exibiu 43,92 ± 3,06 % e 121,8 ± 8,9 %; 52,56 ± 8,33 % e 79,5 ± 6,1 % de aumento, respectivamente. TsTX-I (100 g/mL) mostrou-se mais potente nesta preparação, visto que uma dose de 100 g/mL causou efeito muito mais intenso do que a TsTX-V na mesma concentração. É possível que as diferenças observadas sobre os efeitos induzidos pela TsTX-I e TsTX-V sejam conseqüência de alterações estruturais entre canais para Na+ presentes em vários tipos de tecidos e inervações. / Voltage-gated Na+ channel toxins are mainly responsible for the toxic effects of scorpion envenoming and can be classified into two classes: a- and b-neurotoxins. TsTX-V and TsTX-I from Tityus serrulatus venom (TsV) are, respectively, examples of these toxins. In this work, were evaluate the effects of TsV and its toxins on mean arterial pressure (MAP) and catecholamines release in conscious unrestrained rats previously catheterized, as well as GABA, dopamine (DA) and glutamate (Glu) uptake in isolated rat brain synaptosomes and cytosolic Ca2+ concentration ([Ca2+ ]C) in vascular smooth muscle cells from rat aorta. Toxins were isolated by ion exchange chromatography (TsTX-I) followed by RP-HPLC (TsTX-V). The toxins (15 and 30 g/kg) and TsV (50 and 100 g/kg) were injected intravenously. MAP was continuously monitored through femoral catheter. Epinephrine (E) and norepinephrine (NE) plasma levels were determined by RP-HPLC with electrochemical detection, at 10 min before and 2.5, 30 and 90 min after treatments. Maximal pressor effects were observed at 2.5 3.5 min. TsV induced intense long lasting increase in MAP, as did TsTX-I. TsTX-V showed the lowest pressor effects. TsV showed the highest effects on catecholamines release, followed by TsTX-I and TsTX-V with maximal effect at 2.5 min, followed by a gradual reduction, however remaining higher than controls. Although both toxins act on Na+ channels, TsTX-I displayed significant and more intense effects on catecholamines release and blood pressure than TsTX-V. It seems that the toxicity of TsTX-V is not related only with its ability to release catecholamines, indicating that other neurotransmitters, may be involved in its toxicity. Neither the TsV or its toxins was capable to affect the 3H-Glu uptake. TsTX-I inhibited only 3H-DA uptake (IC50 = 28.41 nM). On the other hand, TsV (0.43ng/mL) inhibited both 3H-GABA and 3H-DA uptake (~50%). TsTX-V showed IC50 = 9.37 nM and 22.2 nM for 3H-GABA and 3H-DA uptake, respectively. These effects were abolished by pre-treatment with TTX, indicating the involvement of Na+ channels in this process. In the absence of Ca2+ and at low concentrations of toxin, the reduction is not as significant as in the presence of Ca2+. TsTX-V did not reduce 3H-GABA uptake in COS-7 cells expressing GABA transporters GAT-1 and GAT-3, suggesting that this toxin indirectly reduces the transport. The reduced 3H-GABA uptake by synaptosomes could be due to fast and intense cell depolarization as revealed by confocal microscopy of C6 glioma cells. Thus, TsTX-V causes reduction on 3H-GABA and 3H-DA uptake in a Ca2+-independent manner, not affecting directly GABA transporters, but, in consequence of depolarization, involving voltage-gated Na+ channels. TsV and its toxins were able to increase the ([Ca2+ ]C , probably by interact with Na+ channels. When compared to KCl 60 mM depolarizing effect (100 %), TsV (100 and 500 ?g/mL), showed an increase of 49.60 ± 2.58 % and 103.66 ± 5.17 %, respectively, whereas TsTX-I and TsTX-V (50 and 100?g/mL of each) showed 43.92 ± 3.06 % and 121.8 ± 8.9 %; 52.56 ± 8.33 % and 79.5 ± 6.1 %, respectively. TsTX-I (100 ?g/mL) showed most potent effects in this type of preparation, since induced most intense effect that TsTX-V in the same concentration. Thus, it is possible that the differences observed on the effects induced by both toxins are consequence of structural changes among Na+ channels present in several types of tissues and innervations .

INTRODUÇÃO: O polimorfismo dentro do gene TCF7L2, rs7903146, é, até o momento, o marcador genético mais significantemente associado ao risco de diabetes mellitus tipo 2, sendo também associado à doença arterial coronariana. Contudo, pouco ainda se conhece sobre o papel funcional desse polimorfismo na patologia dessas doenças. O objetivo desse projeto foi investigar esse papel funcional, no fenótipo de células vasculares de músculo liso de 92 indivíduos, usando abordagens de comparação de níveis de expressão gênica e de comparação de correlações de expressão gênica, de modo que tais comparações fossem representadas visualmente como redes de interação gênica. MÉTODOS: Inicialmente, foram comparados os níveis de expressão de 41 genes (genes que possuem ou estão perto de variantes genéticas associadas ao diabetes mellitus tipo 2 e outros genes relacionados às vias de sinalização de diabetes mellitus tipo 2 ou às vias de proliferação celular) entre indivíduos com o alelo associado ao risco de diabetes mellitus tipo 2 (CT e TT) e indivíduos sem o alelo de risco (CC) do rs7903146. Com a finalidade de se observar se os genes estavam se relacionando de modo diferente entre os grupos genotípicos, foram comparados os padrões de correlação de expressão dos 41 genes. RESULTADOS: Quanto às comparações de níveis de expressão entre os grupos, cinco formas de splicing do gene TCF7L2 e os genes CDKAL1, IGF2BP2, JAZF1, CDKN2B, CAMK1D, JUN, CDK4, ATP2A2, e FKBP1A apresentaram níveis de expressão significativamente diferentes. Quanto às comparações de correlação de expressão entre os grupos, os genes RXR?, CALM1, CALR e IGF2BP2 foram os que mostraram os mais diferentes padrões de correlação com os outros genes. CONCLUSÃO: Deste modo, o alelo de risco analisado é apontado como tendo influência em cis na regulação da expressão de determinadas formas de splicing do gene TCF7L2 em células vasculares de músculo liso; além de parecer influenciar nas expressões e nas interações de genes relacionados à homeostase glicolítica e/ou proliferação celular. Sendo assim, através de nossas análises identificaram-se possíveis candidatos-alvos no tratamento de redução do risco em indivíduos com alto risco de desenvolvimento de diabetes mellitus tipo 2 e de doença arterial coronariana, especialmente os indivíduos que possuem os genótipos de risco analisados do gene TCF7L2 / INTRODUCTION: The SNP within the TCF7L2 gene, rs7903146, is, to date, the most significant genetic marker associated with type 2 diabetes mellitus risk, well as being associated with coronary artery disease. Nonetheless, its functional role in these diseases pathology is poorly understood. The aim of the present study was to investigate this role, in vascular smooth muscle cells from 92 patients undergoing aortocoronary bypass surgery, using expression levels and expression correlation comparison approaches, which were visually represented as gene interaction networks. METHODS: Initially, the expression levels of 41 genes (seven TCF7L2 splice forms and other 40 relevant genes) were compared between rs7903146 wild-type (CC) and type 2 diabetes mellitus risk (CT + TT) genotype groups. Next, the expression correlation patterns of the 41 genes were compared between genotypic groups in order to observe if the relationships between genes were different. RESULTS: Five TCF7L2 splice forms and CDKAL1, IGF2BP2, JAZF1, CDKN2B, CAMK1D, JUN, CDK4, ATP2A2 and FKBP1A genes showed significant expression differences between groups. RXR?, CALM1, CALR and IGF2BP2 genes were pinpointed as showing the most different expression correlation pattern with other genes. CONCLUSION: Therefore, type 2 diabetes mellitus risk alleles appear to be influencing TCF7L2 splice form\'s expression in vascular smooth muscle cells; besides it can be influencing expression and interactions of genes related to glucose homeostasis and/or cellular proliferation. Thereby, through our analysis were identified possible treatment target candidates for risk reduction in individuals with high-risk of developing type 2 diabetes mellitus and coronary artery disease, especially individuals harboring TCF7L2 risk genotypes