O selênio (Se) é um nutriente essencial para o funcionamento adequado do organismo humano e também interfere na fisiopatologia de diversas doenças, principalmente daquelas que possuem o estresse oxidativo nas suas bases patológicas. Esse é o caso da doença de Parkinson (DP), que causa diversos distúrbios do movimento e afeta principalmente indivíduos idosos no mundo todo. Além do estresse oxidativo, vários outros fatores contribuem para a patogênese da DP, entre eles a exposição ao pesticida paraquat (PQ). Por causar a morte seletiva dos neurônios dopaminérgicos da substância negra do mesencéfalo, que é considerada a neurodegeneração característica da DP, o PQ pode ser utilizado para induzir modelos animais da doença. Neste contexto, o objetivo deste trabalho é investigar os efeitos do Se sobre a neurotoxicidade, genotoxicidade, função locomotora e alterações teciduais em ratos Wistar submetidos a um modelo experimental da DP induzido por PQ. Ainda, uma ampla revisão bibliográfica sobre os efeitos do Se sobre a DP também foi conduzida. Os principais resultados experimentais deste estudo indicaram que o PQ induziu danos no DNA dos leucócitos dos animais testados, mas não às células do encéfalo, sendo que o uso do Se protegeu contra os danos no DNA encontrados nos leucócitos (dados obtidos com a aplicação do Ensaio Cometa). O PQ causou dano locomotor nos animais, que também foram evitados através do uso do Se (conforme indicou os dados do Teste da Barra Estreita). Com a realização de análises histopatológicas verificou-se que o PQ ocasionou alterações teciduais no tecido pulmonar dos ratos, mas não no fígado, testículos e cerebelo. Os efeitos tóxicos do PQ ao pulmão foram minimizados pelo Se. Através de análise histomorfométrica, não foi encontrada diferença significativa na espessura da camada granular do cerebelo entre os grupos experimentais testados. De forma integrada, os resultados obtidos experimentalmente neste trabalho associados à pesquisa bibliográfica realizada indicaram que o uso do Se é promissor para combater os efeitos tóxicos do PQ. Ainda, sugeriram que o mineral possui potencial para ser usado no tratamento dietoterápico da DP e em estratégias de prevenção da mesma em indivíduos com histórico familiar da doença. / Selenium (Se) is an essential nutrient for the proper functioning of the human body, and interferes in the pathophysiology of various diseases, particularly those that have oxidative stress in their pathological bases. This is the case of Parkinson's disease (PD), which causes movement disorder and affects mainly elderly individuals worldwide. In addition to oxidative stress, several other factors contribute to the pathogenesis of PD, including exposure to pesticide paraquat (PQ). By causing the selective death of dopaminergic neurons in the substantia nigra of the midbrain, which is considered the characteristic neurodegeneration of PD, PQ can be used to induce animal models of the disease. In this context, the aim of this study is to investigate the effects of Se on neurotoxicity, genotoxicity, locomotor function and tissue changes in Wistar rats submitted to an experimental model of PD induced by PQ. Still, a broad literature review on the effects of Se on PD was conducted. The main experimental results of this work indicated that the PQ induced DNA damage in leukocytes of the animals tested, but not in the brain cells, and the use of Se protected against DNA damage found in leukocytes (data obtained using the Comet Assay). The PQ caused locomotor damage in the animals, which was also avoided by the use of Se (as indicated by the data from Narrow Beam Test). By performing histopathological analysis, it was found that PQ caused injury in the lung tissue of rats, but not in liver, testis, and cerebellum. Se attenuated the toxic effects of PQ to the lung. By histomorphometric analysis, there was no significant difference in the thickness of the granular layer of the cerebellum between the tested experimental groups. In an integrated manner, the results obtained experimentally in this work associated to the performed literature review indicated that the use of Se is promising to combat the toxic effects of PQ. Also suggested that the mineral has the potential to be used in the dietary treatment of PD and in prevention strategies of the disease in individuals with a family history of the PD.

O selênio (Se) é um nutriente essencial para o funcionamento adequado do organismo humano e também interfere na fisiopatologia de diversas doenças, principalmente daquelas que possuem o estresse oxidativo nas suas bases patológicas. Esse é o caso da doença de Parkinson (DP), que causa diversos distúrbios do movimento e afeta principalmente indivíduos idosos no mundo todo. Além do estresse oxidativo, vários outros fatores contribuem para a patogênese da DP, entre eles a exposição ao pesticida paraquat (PQ). Por causar a morte seletiva dos neurônios dopaminérgicos da substância negra do mesencéfalo, que é considerada a neurodegeneração característica da DP, o PQ pode ser utilizado para induzir modelos animais da doença. Neste contexto, o objetivo deste trabalho é investigar os efeitos do Se sobre a neurotoxicidade, genotoxicidade, função locomotora e alterações teciduais em ratos Wistar submetidos a um modelo experimental da DP induzido por PQ. Ainda, uma ampla revisão bibliográfica sobre os efeitos do Se sobre a DP também foi conduzida. Os principais resultados experimentais deste estudo indicaram que o PQ induziu danos no DNA dos leucócitos dos animais testados, mas não às células do encéfalo, sendo que o uso do Se protegeu contra os danos no DNA encontrados nos leucócitos (dados obtidos com a aplicação do Ensaio Cometa). O PQ causou dano locomotor nos animais, que também foram evitados através do uso do Se (conforme indicou os dados do Teste da Barra Estreita). Com a realização de análises histopatológicas verificou-se que o PQ ocasionou alterações teciduais no tecido pulmonar dos ratos, mas não no fígado, testículos e cerebelo. Os efeitos tóxicos do PQ ao pulmão foram minimizados pelo Se. Através de análise histomorfométrica, não foi encontrada diferença significativa na espessura da camada granular do cerebelo entre os grupos experimentais testados. De forma integrada, os resultados obtidos experimentalmente neste trabalho associados à pesquisa bibliográfica realizada indicaram que o uso do Se é promissor para combater os efeitos tóxicos do PQ. Ainda, sugeriram que o mineral possui potencial para ser usado no tratamento dietoterápico da DP e em estratégias de prevenção da mesma em indivíduos com histórico familiar da doença. / Selenium (Se) is an essential nutrient for the proper functioning of the human body, and interferes in the pathophysiology of various diseases, particularly those that have oxidative stress in their pathological bases. This is the case of Parkinson's disease (PD), which causes movement disorder and affects mainly elderly individuals worldwide. In addition to oxidative stress, several other factors contribute to the pathogenesis of PD, including exposure to pesticide paraquat (PQ). By causing the selective death of dopaminergic neurons in the substantia nigra of the midbrain, which is considered the characteristic neurodegeneration of PD, PQ can be used to induce animal models of the disease. In this context, the aim of this study is to investigate the effects of Se on neurotoxicity, genotoxicity, locomotor function and tissue changes in Wistar rats submitted to an experimental model of PD induced by PQ. Still, a broad literature review on the effects of Se on PD was conducted. The main experimental results of this work indicated that the PQ induced DNA damage in leukocytes of the animals tested, but not in the brain cells, and the use of Se protected against DNA damage found in leukocytes (data obtained using the Comet Assay). The PQ caused locomotor damage in the animals, which was also avoided by the use of Se (as indicated by the data from Narrow Beam Test). By performing histopathological analysis, it was found that PQ caused injury in the lung tissue of rats, but not in liver, testis, and cerebellum. Se attenuated the toxic effects of PQ to the lung. By histomorphometric analysis, there was no significant difference in the thickness of the granular layer of the cerebellum between the tested experimental groups. In an integrated manner, the results obtained experimentally in this work associated to the performed literature review indicated that the use of Se is promising to combat the toxic effects of PQ. Also suggested that the mineral has the potential to be used in the dietary treatment of PD and in prevention strategies of the disease in individuals with a family history of the PD.

Tese (doutorado)-Universidade de Brasília, Faculdade de Ciências da Saúde, 2010. / Submitted by Patrícia Nunes da Silva (patricia@bce.unb.br) on 2011-05-11T18:29:12Z No. of bitstreams: 1 2010_GreiceMariaRodriguesSLucena1.pdf: 2439046 bytes, checksum: 200569b58ff047ceba578d9e01a33fd4 (MD5) / Approved for entry into archive by Patrícia Nunes da Silva(patricia@bce.unb.br) on 2011-05-11T18:30:48Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2010_GreiceMariaRodriguesSLucena1.pdf: 2439046 bytes, checksum: 200569b58ff047ceba578d9e01a33fd4 (MD5) / Made available in DSpace on 2011-05-11T18:30:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2010_GreiceMariaRodriguesSLucena1.pdf: 2439046 bytes, checksum: 200569b58ff047ceba578d9e01a33fd4 (MD5) / A exposição fetal ao etanol (EtOH) e metilmercúrio (MeHg) ocorre em uma frequência elevada em todo o mundo. Até, então, não há uma terapia eficaz para tratar as consequências comportamentais produzidas por ambos os neurotoxicantes. Visto que plantas da medicina tradicional têm sido usadas pelo homem para aliviar uma variedade de doenças, estas também podem ser investigadas como alternativa para aquele problema de saúde. Portanto, o objetivo deste trabalho foi investigar os efeitos do extrato etanólico (EE) obtido dos bulbos da Cipura paludosa na locomoção e nos comportamentos de ansiedade, depressão e memória de curta e longa duração, em ratos adultos expostos ao EtOH e/ou MeHg, durante o desenvolvimento do sistema nervoso central (SNC). Adicionalmente, foram medidos em tecidos cortical, hipocampal, cerebelar e de fígado, enzimas antioxidantes como a catalase (CAT) e a glutationa peroxidase dependente de selênio (Se-GPx) e os níveis de peroxidação lipídica, pelos métodos de substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBARS) e pelo alaranjado de xilenol. Ratas grávidas Wistar receberam água de torneira ou 6,5 g/kg de EtOH (22,5% p/v) durante a gravidez e amamentação. No 15o dia de gravidez, os animais de cada grupo foram subdivididos em dois outros para receberem 8 mg/kg de MeHg ou continuarem recebendo água de torneira. Todos os experimentos foram realizados com as proles adultas. Cada grupo recebeu EE da C. paludosa (1, 10 ou 100 mg/kg, v.o.) ou salina, administrados cronicamente durante 14 dias. O tratamento com todas as doses do EE melhorou a memória social de curta duração, bem como, na dose de 100 mg/kg, facilitou a retenção da memória de curta e longa duração, em ratos submetidos ao teste da esquiva inibitória. O EE demonstrou efeitos do tipo antidepressivos e ansiolíticos, sem alterar a atividade locomotora. Além disso, o EE reduziu o comportamento de ansiedade nos grupos de EtOH e MeHg, bem como o comportamento tipo depressivo induzido pelo MeHg e EtOH+MeHg. O EE também mostrou uma melhora na memória social nos animais expostos prenatalmente ao MeHg e/ou EtOH+MeHg além de facilitar a retenção da memória de curta e longa duração nos grupos de EtOH, MeHg ou EtOH+MeHg. Além disso, a exposição aos neurotoxicantes diminuiu os níveis de CAT no tecido cortical dos animais do grupo do MeHg e esse efeito foi revertido pelo tratamento crônico com todas as doses do EE da C. paludosa. Os níveis de CAT também foram diminuídos no tecido de fígado dos animais do grupo do MeHg, sendo este efeito revertido pelo EE. Uma diminuição significativa dos níveis de Se-GPx foi observada nos tecidos cortical e cerebelar do grupo do EtOH e no tecido cerebelar do grupo do MeHg, sendo esse efeito revertido pelo EE da C. paludosa. Os resultados apresentados mostraram um aumento nos níveis de TBARS no grupo EtOH no tecido hipocampal e no tecido cerebelar nos grupos EtOH, MeHg e EtOH+MeHg. Resultado semelhante foi observado no ensaio de alaranjado de xilenol, exceto no grupo EtOH+MeHg que não apresentou diferença significante. Além disso, a exposição ao neurotoxicantes diminuiu os níveis de CAT no tecido cortical dos animais do grupo do MeHg e esse efeito foi revertido pelo tratamento crônico com todas as doses do EE da C. paludosa. Em conjunto, estes resultados sugerem que a intoxição de EtOH e/ou MeHg durante o desenvolvimento do SNC pode ser um risco para a homeostase celular e consequentemente à funções neurocognitivas. Os dados também indicaram que o EE apresenta componentes com propriedades ansiolíticas, antidepressivas, mnemônicas e antioxidantes, cujos mecanismos pelos quais ele produz esses efeitos precisam ser mais bem investigados e devem ser considerados para pesquisas futuras. Assim, os dados deste trabalho confirmam a utilização popular da C. paludosa e mostra a potencialidade terapêutica desta planta como um possível fitoterápico. _________________________________________________________________________________ ABSTRACT / Fetal exposure to ethanol (EtOH) and methylmercury (MeHg) occurs at a high frequency worldwide. So far, there is no effective therapy to treat the behavioral consequences produced by both neurotoxicants. Since traditional medicine has been used by humans to alleviate a variety of diseases, it can be investigated as an alternative for this health issue. The aim of this study is to investigate the effects of ethanolic extract (EE) obtained from bulbs of C. paludosa on locomotion and on anxiety, depression-like behaviors and short- and long-term memory of rats exposed to EtOH and/or MeHg during central nervous system (CNS) development. Additionally, the antioxidant enzymes antioxidantes catalase (CAT) and selenium-glutathione peroxidase (Se-GPx) and lipid peroxidaction levels, by assayed as thiobarbituric acid reactive substances –TBARS) and xylenol orange complex methods, were measured in cortical, hippocampal, cerebellar, and kidney tisues. Pregnant Wistar female rats received tap water or 6.5 g/kg of EtOH (22.5% w/v) during pregnancy and breast-feeding. On the 15th day of pregnancy, half of each group received tap water or 8 mg/kg of MeHg. Adult offspring were used in the experiment. Each group received EE of C. paludosa (1, 10 or 100 mg/Kg, p.o.) or saline administered chronically for fourteen days. The EE demonstrated anxiolytic- and antidepressive-like effects without changing the locomotor activity. Moreover, EE reduced the anxious behavior in EtOH or MeHg groups, and the depressive behavior in MeHg or EtOH+MeHg groups. The EE also improved the short-term social memory in MeHg or EtOH+MeHg groups and facilitated the retention of short- and long-term memory in EtOH, MeHg or EtOH+MeHg groups. Moreover, the CAT levels were dimuished in MeHg group in the cortical tissue and this effect was reversed by chronical treatment with all doses of the EE of C. paludosa. The CAT levels were also diminuished in the liver tissue in MeHg group and this effect was reversed by EE. A decreased in the Se-GPX levels were observed in EtOH group (cortical), EtOH, MeHg and EtOH+MeHg (cerebellar) tissues. However, in cortical and cerebellar tissues was observed an increase in EtOH+MeHg group. Our results showed increased lipid peroxidation (TBARS) in EtOH group in the hipocampal tissue and in the EtOH, MeHg and EtOH+MeHg groups in the cerebellar tissue compared to control. A same result was observed in the xylenol orange assay, except to EtOH+MeHg group that did not have significant difference compared to control. Taken together, the results suggest that EtOH and/or MeHg exposure during CNS development may be a risk for cellular homeostasis and consequently for neurocognitive functions. Our results also demonstrated that EE of C. paludosa improved the same behavioral consequences produced by EtOH and/or MeHg contamination. They also indicated that EE components have anxiolytic, antidepressant and mnemonic-like properties, whose mechanisms by which such effects are produced need to undergo investigation and should be considered for future researches. Thus, data from this study confirm the popular use of C. paludosa and shows the therapeutic potential of this plant as a possible herbal medicine.

O selênio (Se) é um nutriente essencial para o funcionamento adequado do organismo humano e também interfere na fisiopatologia de diversas doenças, principalmente daquelas que possuem o estresse oxidativo nas suas bases patológicas. Esse é o caso da doença de Parkinson (DP), que causa diversos distúrbios do movimento e afeta principalmente indivíduos idosos no mundo todo. Além do estresse oxidativo, vários outros fatores contribuem para a patogênese da DP, entre eles a exposição ao pesticida paraquat (PQ). Por causar a morte seletiva dos neurônios dopaminérgicos da substância negra do mesencéfalo, que é considerada a neurodegeneração característica da DP, o PQ pode ser utilizado para induzir modelos animais da doença. Neste contexto, o objetivo deste trabalho é investigar os efeitos do Se sobre a neurotoxicidade, genotoxicidade, função locomotora e alterações teciduais em ratos Wistar submetidos a um modelo experimental da DP induzido por PQ. Ainda, uma ampla revisão bibliográfica sobre os efeitos do Se sobre a DP também foi conduzida. Os principais resultados experimentais deste estudo indicaram que o PQ induziu danos no DNA dos leucócitos dos animais testados, mas não às células do encéfalo, sendo que o uso do Se protegeu contra os danos no DNA encontrados nos leucócitos (dados obtidos com a aplicação do Ensaio Cometa). O PQ causou dano locomotor nos animais, que também foram evitados através do uso do Se (conforme indicou os dados do Teste da Barra Estreita). Com a realização de análises histopatológicas verificou-se que o PQ ocasionou alterações teciduais no tecido pulmonar dos ratos, mas não no fígado, testículos e cerebelo. Os efeitos tóxicos do PQ ao pulmão foram minimizados pelo Se. Através de análise histomorfométrica, não foi encontrada diferença significativa na espessura da camada granular do cerebelo entre os grupos experimentais testados. De forma integrada, os resultados obtidos experimentalmente neste trabalho associados à pesquisa bibliográfica realizada indicaram que o uso do Se é promissor para combater os efeitos tóxicos do PQ. Ainda, sugeriram que o mineral possui potencial para ser usado no tratamento dietoterápico da DP e em estratégias de prevenção da mesma em indivíduos com histórico familiar da doença. / Selenium (Se) is an essential nutrient for the proper functioning of the human body, and interferes in the pathophysiology of various diseases, particularly those that have oxidative stress in their pathological bases. This is the case of Parkinson's disease (PD), which causes movement disorder and affects mainly elderly individuals worldwide. In addition to oxidative stress, several other factors contribute to the pathogenesis of PD, including exposure to pesticide paraquat (PQ). By causing the selective death of dopaminergic neurons in the substantia nigra of the midbrain, which is considered the characteristic neurodegeneration of PD, PQ can be used to induce animal models of the disease. In this context, the aim of this study is to investigate the effects of Se on neurotoxicity, genotoxicity, locomotor function and tissue changes in Wistar rats submitted to an experimental model of PD induced by PQ. Still, a broad literature review on the effects of Se on PD was conducted. The main experimental results of this work indicated that the PQ induced DNA damage in leukocytes of the animals tested, but not in the brain cells, and the use of Se protected against DNA damage found in leukocytes (data obtained using the Comet Assay). The PQ caused locomotor damage in the animals, which was also avoided by the use of Se (as indicated by the data from Narrow Beam Test). By performing histopathological analysis, it was found that PQ caused injury in the lung tissue of rats, but not in liver, testis, and cerebellum. Se attenuated the toxic effects of PQ to the lung. By histomorphometric analysis, there was no significant difference in the thickness of the granular layer of the cerebellum between the tested experimental groups. In an integrated manner, the results obtained experimentally in this work associated to the performed literature review indicated that the use of Se is promising to combat the toxic effects of PQ. Also suggested that the mineral has the potential to be used in the dietary treatment of PD and in prevention strategies of the disease in individuals with a family history of the PD.

Ureases, enzimas que catalisam a hidrólise da ureia formando amônia e dióxido de carbono, são sintetizadas por plantas, fungos e bactérias. A espécie leguminosa Canavalia ensiformis, conhecida em inglês como Jack Bean, produz diferentes isoformas de ureases, sendo a chamada Jack Bean Urease (JBU) a isoforma majoritária. Ureases possuem atividade inseticida já comprovada para diferentes espécies de insetos e um dos seus efeitos no animal é o bloqueio neuromuscular. O objetivo deste trabalho foi compreender o mecanismo de ação responsável pela atividade neurotóxica da JBU e pelo bloqueio neuromuscular em insetos. A injeção de JBU em baratas (Nauphoeta cinerea), apesar de não letal, induziu uma inibição da enzima acetilcolinesterase no SNC. A urease, assim como a acetilcolina ou o anticolinérgico neostigmina, também induziu um aumento no ritmo cardíaco das baratas. Insetos tratados com JBU tiveram um aumento no tempo de grooming, efeito comportamental este mimetizado com o tratamento por octopamina. Os resultados acima citados indicam um efeito da JBU no SNC do animal, interferindo com a neurotransmissão colinérgica e octopaminérgica e, possivelmente, também GABAérgica. A atividade de JBU sobre o sistema neuromuscular de insetos também foi estudada através de registros eletrofisiológicos do potencial de ação neural, muscular e de placa motora. Em preparação de músculo tarsal de gafanhoto (Locusta migratoria), a urease reduziu a amplitude do potencial de ação evocado; entretanto quando aplicada diretamente no músculo oviductal isolado, a JBU não alterou a resposta contrátil. Em preparações de placa motora de larvas da mosca-da-fruta Drosophila melanogaster, a urease aumentou a amplitude dos potenciais excitatórios pós-sinápticos (EJPs) e a frequência dos eventos miniaturas (mEJPs). O efeito da JBU sobre a junção neuromuscular de insetos foi reduzido conforme a concentração de cálcio no meio extracelular também foi reduzida e completamente revertido quando o cálcio foi removido do meio (presença de EGTA e cloreto de Co2+), indicando que a mobilidade de íons de cálcio possui um papel importante na toxicidade induzida por JBU no inseto. Experimentos de imagem de cálcio em gânglios de N. cinerea confirmaram um maior influxo de cálcio no neurônio na presença de JBU, indicando que mobilidade do cálcio através da membrana foi alterada. Os resultados obtidos confirmam que a urease induz neurotoxicidade em insetos tanto a nível central como periférico, atuando sobre os gânglios do cordão nervoso, sobre neurônios aferentes e sobre o terminal pré-sináptico de neurônios motores. A neurotoxicidade induzida por JBU aparenta ser dependente do influxo de íons de cálcio no neurônio. / Ureases, enzymes that catalyse the hydrolysis of urea into ammonia and carbon dioxide, are synthesized by plants, fungi and bacteria. The legume Canavalia ensiformis, known as jack bean, produces different isoforms of ureases, being the jack bean urease (JBU) its major isoform. Ureases have insecticidal activity against different insect species and one of effects induced by JBU is a neuromuscular blockage. The aim of this work is to further understand the mechanism of action behind this blockage. The injection of JBU into cockroaches (Nauphoeta cinerea), despite not lethal, caused inhibition of brain acetylcholinesterase enzyme. Urease, as well as acetylcholine or the anticholinesterase drug neostigmine, induced a positive cardiac chronotropism in cockroaches. Similar to octopamine, JBU induced an increase in the time spent on grooming behaviour. These results indicate that JBU may act on the central nervous system of the animal by interfering with neurotransmission, more specifically on the cholinergic, octopaminergic and, possibly, GABAergic pathways. The activity of JBU on the neuromuscular junction of insects was studied through electrophysiological recordings. On the tarsus muscle of locust (Locusta migratoria), JBU reduced the amplitude of evoked muscle potentials, but did not alter the contractile response when applied to the oviduct muscle isolated. When applied on the end-plate of flies (Drosophila melanogaster) JBU led to an increase in the amplitude of Excitatory Junctional Potentials (EJPs), as well as to higher frequency of miniature Excitatory Junctional Potentials (mEJPs). JBU’s effect on the neuromuscular junction was reduced when the extracellular calcium concentrations decreased, and it was completely reversed when in calcium free preparations (in the presence of EGTA and Cobalt chloride), indicating that calcium mobility may play an important role in JBU-induced toxicity. Calcium imaging of cockroach ganglions revealed increased calcium influx upon exposition to JBU. These results indicate that JBU induces a central and peripheral neurotoxicity in insects, by interfering on neurotransmitters release or signalling in the ventral nerve cord, in the afferent neurons and in the motor neurons. Moreover, JBU-induced neurotoxicity depends on the influx of calcium ions into the neurons.

Orientador: Antonio Francisco Godinho / Resumo: O Benzoato de emamectina é um inseticida da classe das avermectinas, os quais apresentam seu mecanismo de ação através de interações com o receptor ácido gama aminobutírico (GABA), e também por alterações do estresse oxidativo em tecidos o qual tem sido associado a diversas doenças crônicas. O objetivo deste projeto foi o de avaliar as alterações geradas pela exposição subcrônica (28 dias) a baixas doses do benzoato de emamectina, sobre os parâmetros neurocomportamentais, do estresse oxidativo em cérebro e fígado e biomarcadores séricos da função hepática e renal. Foram utilizados 64 ratos Wistar adultos machos, os quais receberam oralmente (gavage), diariamente, por 28 dias um dos seguintes tratamentos: Água destilada (controle); benzoato de emamectina 0.5 mg/Kg (BE0.5); benzoato de emamectina 1 mg/Kg (BE1); benzoato de emamectina 2 mg/Kg (BE2). No dia após a última exposição aos tratamentos os animais foram avaliados para atividade neurocomportamental, com o auxilio dos seguintes equipamentos: labirinto em cruz elevada (LCE) teste da arena de campo aberto (ACA) e o hole-board. No dia seguinte os animais foram eutanasiados e coletadas amostras de fígado e cérebro para a avaliação do estresse oxidativo, via mensuração do hidroperóxido de lipídeo e da atividade das enzimas antioxidantes superóxido dismutase (SOD), catalase (CAT) e glutationa peroxidase (GSHPx) e sangue para a obtenção do plasma para análise dos biomarcadores da função hepática e renal. Os animais expostos ao B... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Mestre

Atualmente, ocorre um grande aumento na geração de resíduos sólidos como consequência do crescimento populacional, juntamente com a expansão da industria. O manejo inadequado dos resíduos sólidos gerados pode afetar a saúde pública e o meio ambiente. Neste contexto, os aterros sanitários são uma alternativa adequada de destinação destes resíduos, no entanto a confinação seguida pela decomposição dos resíduos gera um efluente líquido denominado chorume. O chorume é um líquido escuro de odor desagradável e com alta carga de compostos orgânicos o qual, sem tratamento correto pode causar a poluição das águas subterrâneas e adjacentes. Estudos prévios demonstram uma relação entre a exposição ao chorume e o aumento de radicais livres e índices de lipoperoxidação em diferentes órgãos, inclusive no cérebro e fígado de roedores. Portanto, o estresse oxidativo pode ser um mecanismo bioquímico relacionado à toxicidade de xenobióticos como o chorume de aterros sanitários. A partir dessas informações torna-se necessária a busca por formas de tratamento eficientes para os agentes potencialmente tóxicos presentes no chorume. Uma alternativa de tratamento são os Processos Oxidativos Avançados (POAs) como o tratamento fotoeletrooxidativo que possui elevada capacidade e velocidade de degradação. O objetivo deste trabalho foi avaliar a neurotoxicidade e hepatotoxicidade induzidas pela exposição in vitro ao chorume de aterro sanitário em roedores. Além disso, o chorume submetido ao tratamento fotoeletrooxidativo também foi testado em roedores para avaliar a eficiência do tratamento. Nossos resultados demonstraram que o chorume pode induzir estresse oxidativo em estruturas cerebrais e fígado tanto em camundongos quanto em ratos. Nós também observamos que o hipocampo é menos vulnerável ao dano oxidativo induzido pelo chorume do que o estriado e o cerebelo. No entanto, o estriado e o cerebelo, são mais suscetíveis ao dano quando comparados ao fígado. O chorume submetido ao tratamento fotoeletrooxidativo também induziu estresse oxidativo, principalmente, no estriado e no fígado e diminuiu a atividade da enzima glutationa S-transferase no estriado. Adicionalmente, nós podemos sugerir que a fotoeletrooxidação foi incapaz de alterar eficientemente os compostos tóxicos presentes no chorume. / In the last decades, the solid waste has been increasing by great amounts due to world’s population growth together with the expansion of the industrialization. The inadequate treatment of the solid waste constitutes an important environmental problem and can affect the public health. In this context, the landfills are an appropriate alternative for the destination of the waste; however, the confinement followed by decomposition of the solid waste produce a liquid efluent known as leachate. Leachate is a dark liquid formed within landfills with elevated concentrations of chemical compounds. The absense of its treatment may cause severe pollution to the groundwater aquifer and to the adjacent surface waters. Previous studies demonstrated a relationship between the leachate exposure and the increase of free radicals and lipid peroxidation in different organs of rodents, including the brain and liver. Therefore, oxidative stress may be a biochemistry mechanism related to toxicity of xenobiotics such as landfill leachate. In view of the toxicity induced by leachate, the development of new technologies of treatment becomes necessary. In this context, one of the alternatives are the Advanced Oxidation Processes such as the photoelectrooxidative process which is formed by combination of two methods and has a high capacity and speed of degradation. The aim of this study was to evaluate the neurotoxicity and hepatotoxicity induced by in vitro exposure to landfill leachate in rodents. Moreover, leachate submitted by the photoelectrooxidative process was tested in rodents to evaluate the efficiency of the treatment. Our results showed that the landfill leachate can induce oxidative stress in brain structures and liver in both rats and mice. Additionally, we observed that the hippocampus is less vulnerable to oxidative stress induced by leachate when compared to striatum and cerebellum. However, brain structures are more susceptible to oxidative damage compared to liver. Leachate submitted to photoelectrooxidative process also induced increase on oxidative parameters in different structures evaluated, and decreased the glutathione S-transferase activity in striatum. Finally, we can suggest that photoelectrooxidation was unable to alter efficiently the toxic compounds presents in leachate.

Ureases, enzimas que catalisam a hidrólise da ureia formando amônia e dióxido de carbono, são sintetizadas por plantas, fungos e bactérias. A espécie leguminosa Canavalia ensiformis, conhecida em inglês como Jack Bean, produz diferentes isoformas de ureases, sendo a chamada Jack Bean Urease (JBU) a isoforma majoritária. Ureases possuem atividade inseticida já comprovada para diferentes espécies de insetos e um dos seus efeitos no animal é o bloqueio neuromuscular. O objetivo deste trabalho foi compreender o mecanismo de ação responsável pela atividade neurotóxica da JBU e pelo bloqueio neuromuscular em insetos. A injeção de JBU em baratas (Nauphoeta cinerea), apesar de não letal, induziu uma inibição da enzima acetilcolinesterase no SNC. A urease, assim como a acetilcolina ou o anticolinérgico neostigmina, também induziu um aumento no ritmo cardíaco das baratas. Insetos tratados com JBU tiveram um aumento no tempo de grooming, efeito comportamental este mimetizado com o tratamento por octopamina. Os resultados acima citados indicam um efeito da JBU no SNC do animal, interferindo com a neurotransmissão colinérgica e octopaminérgica e, possivelmente, também GABAérgica. A atividade de JBU sobre o sistema neuromuscular de insetos também foi estudada através de registros eletrofisiológicos do potencial de ação neural, muscular e de placa motora. Em preparação de músculo tarsal de gafanhoto (Locusta migratoria), a urease reduziu a amplitude do potencial de ação evocado; entretanto quando aplicada diretamente no músculo oviductal isolado, a JBU não alterou a resposta contrátil. Em preparações de placa motora de larvas da mosca-da-fruta Drosophila melanogaster, a urease aumentou a amplitude dos potenciais excitatórios pós-sinápticos (EJPs) e a frequência dos eventos miniaturas (mEJPs). O efeito da JBU sobre a junção neuromuscular de insetos foi reduzido conforme a concentração de cálcio no meio extracelular também foi reduzida e completamente revertido quando o cálcio foi removido do meio (presença de EGTA e cloreto de Co2+), indicando que a mobilidade de íons de cálcio possui um papel importante na toxicidade induzida por JBU no inseto. Experimentos de imagem de cálcio em gânglios de N. cinerea confirmaram um maior influxo de cálcio no neurônio na presença de JBU, indicando que mobilidade do cálcio através da membrana foi alterada. Os resultados obtidos confirmam que a urease induz neurotoxicidade em insetos tanto a nível central como periférico, atuando sobre os gânglios do cordão nervoso, sobre neurônios aferentes e sobre o terminal pré-sináptico de neurônios motores. A neurotoxicidade induzida por JBU aparenta ser dependente do influxo de íons de cálcio no neurônio. / Ureases, enzymes that catalyse the hydrolysis of urea into ammonia and carbon dioxide, are synthesized by plants, fungi and bacteria. The legume Canavalia ensiformis, known as jack bean, produces different isoforms of ureases, being the jack bean urease (JBU) its major isoform. Ureases have insecticidal activity against different insect species and one of effects induced by JBU is a neuromuscular blockage. The aim of this work is to further understand the mechanism of action behind this blockage. The injection of JBU into cockroaches (Nauphoeta cinerea), despite not lethal, caused inhibition of brain acetylcholinesterase enzyme. Urease, as well as acetylcholine or the anticholinesterase drug neostigmine, induced a positive cardiac chronotropism in cockroaches. Similar to octopamine, JBU induced an increase in the time spent on grooming behaviour. These results indicate that JBU may act on the central nervous system of the animal by interfering with neurotransmission, more specifically on the cholinergic, octopaminergic and, possibly, GABAergic pathways. The activity of JBU on the neuromuscular junction of insects was studied through electrophysiological recordings. On the tarsus muscle of locust (Locusta migratoria), JBU reduced the amplitude of evoked muscle potentials, but did not alter the contractile response when applied to the oviduct muscle isolated. When applied on the end-plate of flies (Drosophila melanogaster) JBU led to an increase in the amplitude of Excitatory Junctional Potentials (EJPs), as well as to higher frequency of miniature Excitatory Junctional Potentials (mEJPs). JBU’s effect on the neuromuscular junction was reduced when the extracellular calcium concentrations decreased, and it was completely reversed when in calcium free preparations (in the presence of EGTA and Cobalt chloride), indicating that calcium mobility may play an important role in JBU-induced toxicity. Calcium imaging of cockroach ganglions revealed increased calcium influx upon exposition to JBU. These results indicate that JBU induces a central and peripheral neurotoxicity in insects, by interfering on neurotransmitters release or signalling in the ventral nerve cord, in the afferent neurons and in the motor neurons. Moreover, JBU-induced neurotoxicity depends on the influx of calcium ions into the neurons.

Ureases, enzimas que catalisam a hidrólise da ureia formando amônia e dióxido de carbono, são sintetizadas por plantas, fungos e bactérias. A espécie leguminosa Canavalia ensiformis, conhecida em inglês como Jack Bean, produz diferentes isoformas de ureases, sendo a chamada Jack Bean Urease (JBU) a isoforma majoritária. Ureases possuem atividade inseticida já comprovada para diferentes espécies de insetos e um dos seus efeitos no animal é o bloqueio neuromuscular. O objetivo deste trabalho foi compreender o mecanismo de ação responsável pela atividade neurotóxica da JBU e pelo bloqueio neuromuscular em insetos. A injeção de JBU em baratas (Nauphoeta cinerea), apesar de não letal, induziu uma inibição da enzima acetilcolinesterase no SNC. A urease, assim como a acetilcolina ou o anticolinérgico neostigmina, também induziu um aumento no ritmo cardíaco das baratas. Insetos tratados com JBU tiveram um aumento no tempo de grooming, efeito comportamental este mimetizado com o tratamento por octopamina. Os resultados acima citados indicam um efeito da JBU no SNC do animal, interferindo com a neurotransmissão colinérgica e octopaminérgica e, possivelmente, também GABAérgica. A atividade de JBU sobre o sistema neuromuscular de insetos também foi estudada através de registros eletrofisiológicos do potencial de ação neural, muscular e de placa motora. Em preparação de músculo tarsal de gafanhoto (Locusta migratoria), a urease reduziu a amplitude do potencial de ação evocado; entretanto quando aplicada diretamente no músculo oviductal isolado, a JBU não alterou a resposta contrátil. Em preparações de placa motora de larvas da mosca-da-fruta Drosophila melanogaster, a urease aumentou a amplitude dos potenciais excitatórios pós-sinápticos (EJPs) e a frequência dos eventos miniaturas (mEJPs). O efeito da JBU sobre a junção neuromuscular de insetos foi reduzido conforme a concentração de cálcio no meio extracelular também foi reduzida e completamente revertido quando o cálcio foi removido do meio (presença de EGTA e cloreto de Co2+), indicando que a mobilidade de íons de cálcio possui um papel importante na toxicidade induzida por JBU no inseto. Experimentos de imagem de cálcio em gânglios de N. cinerea confirmaram um maior influxo de cálcio no neurônio na presença de JBU, indicando que mobilidade do cálcio através da membrana foi alterada. Os resultados obtidos confirmam que a urease induz neurotoxicidade em insetos tanto a nível central como periférico, atuando sobre os gânglios do cordão nervoso, sobre neurônios aferentes e sobre o terminal pré-sináptico de neurônios motores. A neurotoxicidade induzida por JBU aparenta ser dependente do influxo de íons de cálcio no neurônio. / Ureases, enzymes that catalyse the hydrolysis of urea into ammonia and carbon dioxide, are synthesized by plants, fungi and bacteria. The legume Canavalia ensiformis, known as jack bean, produces different isoforms of ureases, being the jack bean urease (JBU) its major isoform. Ureases have insecticidal activity against different insect species and one of effects induced by JBU is a neuromuscular blockage. The aim of this work is to further understand the mechanism of action behind this blockage. The injection of JBU into cockroaches (Nauphoeta cinerea), despite not lethal, caused inhibition of brain acetylcholinesterase enzyme. Urease, as well as acetylcholine or the anticholinesterase drug neostigmine, induced a positive cardiac chronotropism in cockroaches. Similar to octopamine, JBU induced an increase in the time spent on grooming behaviour. These results indicate that JBU may act on the central nervous system of the animal by interfering with neurotransmission, more specifically on the cholinergic, octopaminergic and, possibly, GABAergic pathways. The activity of JBU on the neuromuscular junction of insects was studied through electrophysiological recordings. On the tarsus muscle of locust (Locusta migratoria), JBU reduced the amplitude of evoked muscle potentials, but did not alter the contractile response when applied to the oviduct muscle isolated. When applied on the end-plate of flies (Drosophila melanogaster) JBU led to an increase in the amplitude of Excitatory Junctional Potentials (EJPs), as well as to higher frequency of miniature Excitatory Junctional Potentials (mEJPs). JBU’s effect on the neuromuscular junction was reduced when the extracellular calcium concentrations decreased, and it was completely reversed when in calcium free preparations (in the presence of EGTA and Cobalt chloride), indicating that calcium mobility may play an important role in JBU-induced toxicity. Calcium imaging of cockroach ganglions revealed increased calcium influx upon exposition to JBU. These results indicate that JBU induces a central and peripheral neurotoxicity in insects, by interfering on neurotransmitters release or signalling in the ventral nerve cord, in the afferent neurons and in the motor neurons. Moreover, JBU-induced neurotoxicity depends on the influx of calcium ions into the neurons.

Atualmente, ocorre um grande aumento na geração de resíduos sólidos como consequência do crescimento populacional, juntamente com a expansão da industria. O manejo inadequado dos resíduos sólidos gerados pode afetar a saúde pública e o meio ambiente. Neste contexto, os aterros sanitários são uma alternativa adequada de destinação destes resíduos, no entanto a confinação seguida pela decomposição dos resíduos gera um efluente líquido denominado chorume. O chorume é um líquido escuro de odor desagradável e com alta carga de compostos orgânicos o qual, sem tratamento correto pode causar a poluição das águas subterrâneas e adjacentes. Estudos prévios demonstram uma relação entre a exposição ao chorume e o aumento de radicais livres e índices de lipoperoxidação em diferentes órgãos, inclusive no cérebro e fígado de roedores. Portanto, o estresse oxidativo pode ser um mecanismo bioquímico relacionado à toxicidade de xenobióticos como o chorume de aterros sanitários. A partir dessas informações torna-se necessária a busca por formas de tratamento eficientes para os agentes potencialmente tóxicos presentes no chorume. Uma alternativa de tratamento são os Processos Oxidativos Avançados (POAs) como o tratamento fotoeletrooxidativo que possui elevada capacidade e velocidade de degradação. O objetivo deste trabalho foi avaliar a neurotoxicidade e hepatotoxicidade induzidas pela exposição in vitro ao chorume de aterro sanitário em roedores. Além disso, o chorume submetido ao tratamento fotoeletrooxidativo também foi testado em roedores para avaliar a eficiência do tratamento. Nossos resultados demonstraram que o chorume pode induzir estresse oxidativo em estruturas cerebrais e fígado tanto em camundongos quanto em ratos. Nós também observamos que o hipocampo é menos vulnerável ao dano oxidativo induzido pelo chorume do que o estriado e o cerebelo. No entanto, o estriado e o cerebelo, são mais suscetíveis ao dano quando comparados ao fígado. O chorume submetido ao tratamento fotoeletrooxidativo também induziu estresse oxidativo, principalmente, no estriado e no fígado e diminuiu a atividade da enzima glutationa S-transferase no estriado. Adicionalmente, nós podemos sugerir que a fotoeletrooxidação foi incapaz de alterar eficientemente os compostos tóxicos presentes no chorume. / In the last decades, the solid waste has been increasing by great amounts due to world’s population growth together with the expansion of the industrialization. The inadequate treatment of the solid waste constitutes an important environmental problem and can affect the public health. In this context, the landfills are an appropriate alternative for the destination of the waste; however, the confinement followed by decomposition of the solid waste produce a liquid efluent known as leachate. Leachate is a dark liquid formed within landfills with elevated concentrations of chemical compounds. The absense of its treatment may cause severe pollution to the groundwater aquifer and to the adjacent surface waters. Previous studies demonstrated a relationship between the leachate exposure and the increase of free radicals and lipid peroxidation in different organs of rodents, including the brain and liver. Therefore, oxidative stress may be a biochemistry mechanism related to toxicity of xenobiotics such as landfill leachate. In view of the toxicity induced by leachate, the development of new technologies of treatment becomes necessary. In this context, one of the alternatives are the Advanced Oxidation Processes such as the photoelectrooxidative process which is formed by combination of two methods and has a high capacity and speed of degradation. The aim of this study was to evaluate the neurotoxicity and hepatotoxicity induced by in vitro exposure to landfill leachate in rodents. Moreover, leachate submitted by the photoelectrooxidative process was tested in rodents to evaluate the efficiency of the treatment. Our results showed that the landfill leachate can induce oxidative stress in brain structures and liver in both rats and mice. Additionally, we observed that the hippocampus is less vulnerable to oxidative stress induced by leachate when compared to striatum and cerebellum. However, brain structures are more susceptible to oxidative damage compared to liver. Leachate submitted to photoelectrooxidative process also induced increase on oxidative parameters in different structures evaluated, and decreased the glutathione S-transferase activity in striatum. Finally, we can suggest that photoelectrooxidation was unable to alter efficiently the toxic compounds presents in leachate.