Hialuronidases são responsáveis pela hidrólise de hialuronan, o principal componente da matriz intersticial. Estas enzimas são ubíquas nas peçonhas de serpentes, contudo suas concentrações e características podem variar entre as espécies. Embora estudos indiquem a presença de atividade hialuronidásica na peçonha de Crotalus durissus terrificus e a hialuronidase apresente importante papel no envenenamento local e sistêmico, a enzima ainda não havia sido estudada. Os objetivos deste trabalho focaram o isolamento e a caracterização funcional e estrutural da hialuronidase (CdtHya1) presente na peçonha de serpente Crotalus durissus terrificus. CdtHya1 foi purificada por cromatografia de troca iônica seguida de filtração molecular e interação hidrofóbica (recuperação proteica = 0,23%), consistindo no primeiro estudo de isolamento e caracterização de uma hialuronidase crotálica. Os 44 primeiros aminoácidos do seu N-terminal foram determinados por degradação de Edman e mostraram compartilhar um elevado grau de identidade sequencial com outras hialuronidases depositadas em bancos de dados. CdtHya1 é uma glicoproteína e apresentou atividade máxima a 37°C, pH 5,5 e na presença de NaCl 0,2 mol/L. Seu monômero de 64,5 kDa foi estimado por SDS-PAGE sob condições redutoras. A atividade específica da peçonha solúvel foi 145 unidades turbidimétricas reduzidas por miligrama (UTR/mg), contra 5.066 UTR/mg para CdtHya1. A enzima apresentou Kcat de 3.781,0 min-1 sobre hialuronan e em torno de 400 min-1 sobre os sulfatos de condroitina A, B e C, indicando maior atividade sobre hialuronan. Cátions divalentes (Ca2+ e Mg2+) e NaCl 1 mol/L reduzem significativamente a atividade enzimática. A enzima pura (32 UTR/40 ?L) diminuiu o edema provocado pela injeção subplantar de tampão, crotoxina ou fosfolipase A2 (PLA2), aumentando a difusão destes pelos tecidos dos camundongos. CdtHya1 potencializou a ação da crotoxina, como evidenciado pela morte de camundongos até o final do ensaio de edema de pata. A enzima nativa pura foi submetida a ensaios cristalográficos preliminares onde foram obtidos os primeiros cristais, constituindo assim um passo importante para a determinação da primeira estrutura tridimensional de hialuronidase de peçonha de serpente. Este estudo relata o procedimento de purificação da CdtHya1, a primeira hialuronidase isolada de peçonhas crotálicas com alta atividade antiedematogênica. / Hyaluronidases are responsible for hyaluronan hydrolysis, the major component of the interstitial matrix. These enzymes are ubiquitous in snake venoms, however their concentrations and characteristics may vary between species. Although studies indicate the presence of hyaluronidase activity in the Crotalus durissus terrificus venom and hyaluronidase presents important role in local and systemic envenoming, the enzyme has not been studied yet. The objectives of this study focused on the isolation and functional and structural characterization of hyaluronidase (CdtHya1) presents in Crotalus durissus terrificus snake venom. CdtHya1 was purified by ion exchange chromatography followed by molecular filtration and hydrophobic interaction (protein recovery = 0.23%), consisting in the first study on the isolation and characterization of a crotalic hyaluronidase. Its first 44 N-terminal amino acids were determined by Edman degradation and showed to share a high level of sequence identity against other hyaluronidases deposited in data banks. CdtHya1 is a glycoprotein and it showed maximum activity at 37 °C, pH 5.5 and in the presence of 0.2 mol/L NaCl. Its monomer of 64.5 kDa was estimated by SDS-PAGE under reducing conditions. The soluble venom specific activity was 145 turbidity reducing units per milligram (TRU/mg), against 5,066 TRU/mg for CdtHya1. The enzyme showed Kcat of 3,781.0 min-1 on hyaluronan and about 400 min-1 on chondroitin sulphates A, B or C, indicating higher activity on hyaluronan. Divalent cations (Ca2+ and Mg2+) and 1 mol/L NaCl significantly reduce the enzyme activity.The pure enzyme (32 TRU/40 ?L) decreased the edema caused by subplantar injections of buffer, crotoxin or phospholipase A2 (PLA2), increasing their diffusion through mice tissues. CdtHya1 potentiated crotoxin action, as evidenced by mice death by the end of the paw edema assay. The pure native enzyme was subjected to preliminary crystallographic studies where the first crystals were obtained, thus providing an important step in determining the first three-dimensional structure of hyaluronidase snake venom. This study reports the purification procedure of CdtHya1, the first hyaluronidase isolated from crotalic venoms with high antiedematogenic activity.

Fosfolipases A2 (PLA2s) são enzimas abundantes em peçonhas de serpentes do gênero Bothrops, possuindo uma grande variedade de efeitos farmacológicos e/ou tóxicos, como miotóxico, causador de necrose muscular. Em busca de novos fármacos de interesse médico e científico, os inibidores de fosfolipases A2 (PLIs) tornaram-se importantes alvos de pesquisa nos últimos anos. Tendo isto em vista, o presente trabalho teve como objetivo a caracterização bioquímica e funcional de um inibidor de fosfolipase A2 miotóxica do tipo alfa (?BaltMIP) de B. alternatus em sua forma recombinante. Para os estudos de neutralização funcional foram utilizadas as toxinas da peçonha de Bothrops jararacussu: Lys49 PLA2-símile BthTX-I e a Asp49 PLA2 BthTX-II. O processo de purificação das toxinas de B. jararacussu consistiu em dois passos cromatográficos: exclusão molecular seguida de troca iônica, sendo o grau de pureza avaliado por HPLC. A expressão heteróloga do inibidor recombinante ?-BaltMIP foi induzida em leveduras Pichia pastoris. O inibidor purificado, denominado rBaltMIP, apresentou-se como uma proteína pura com pI de 5,8, massa molecular de ~21 kDa por SDS-PAGE e 19,5 kDa por MALDI/TOF MS e com conteúdo de carboidratos de 10%. Após o sequenciamento dos peptídeos trípticos obtidos, os resultados foram comparados com outros ?PLIs depositados em bancos de dados, observando-se 100% de identidade entre o rBaltMIP e o seu inibidor nativo ?BaltMIP, e de 92 a 96% com os demais inibidores analisados. Para as toxinas BthTX-I e BthTX-II, as concentrações efetivas (CE50) para as atividades miotóxicas medidas através dos níveis plasmáticos de CK foram de 0,1256 ?g/?L e de 0,6183 ?g/?L, respectivamente, e quando incubadas com o rBaltMIP houve neutralização de até 65% da miotoxicidade induzida por estas enzimas. Já nos ensaios de formação de edema de pata, foram obtidas as CE50 de 0,02581 ?g/?L e 0,02810 ?g/?L, respectivamente, com neutralização do edema pelo rBaltMIP de até 40%, mostrando-se um inibidor viável para complementar a soroterapia antiofídica sem, no entanto, ser imunogênico. Reforçando esta hipótese, experimentos de neutralização da miotoxicidade feitos com a miotoxina BthTX-I mostraram que o rBaltMIP foi mais eficiente em inibir os danos musculares que o próprio soro antiofídico quando usado isoladamente. Assim, devido a gravidade dos envenenamentos e a baixa neutralização de seus efeitos locais, como a miotoxicidade, pelo soro antiofídico usado atualmente, o estudo do rBaltMIP como inibidor de PLA2s do grupo II de serpentes torna-se promissor devido às suas possíveis aplicações clínicas, podendo neutralizar com maior rapidez, eficiência e especificidade as ações tóxicas de peçonhas ofídicas. / Phospholipases A2 are abundant enzymes present in Bothrops venoms which have a wide variety of pharmacological and/or toxic effects, such as myotoxicity, related to muscle necrosis. In search for new drugs of medical and scientific interest, the phospholipase A2 inhibitors (PLls) have become important targets in recent years. Considering this, the present study aimed at the biochemical and functional characterization of an alpha type phospholipase A2 inhibitor (?-BaltMIP) from B. alternatus in its recombinant form. For the functional neutralization studies, toxins from Bothrops jararacussu venom were used: Lys49 PLA2-like BthTX-I and Asp49 PLA2 BthTX-II. The process of purification of B. jararacussu toxins consisted of two chromatographic steps: molecular exclusion followed by ion exchange, evaluating their purity by HPLC. The heterologous expression of the recombinant ?BaltMIP inhibitor was induced in Pichia pastoris yeast. The purified inhibitor, called rBaltMIP, presented itself as a pure protein with pI of 5.8, molecular mass of ~21 kDa by SDS-PAGE and 19.5 kDa by MALDI/TOF MS, with 10% carbohydrate content. After tryptic peptides sequencing, the results were compared with other ?PLIs deposited in databases, observing a 100% identity between rBaltMIP and its native inhibitor ?BaltMIP, and from 92 to 96% identity with the other analyzed inhibitors. Toxins BthTX-I and BthTX-II showed effective concentrations (EC50) for myotoxic activities measured via plasma CK levels of 0.1256 ?g/?L and 0.6183 ?g/?L, respectively, and incubation with rBaltMIP indicated neutralization of up to 65% of myotoxicity. In paw edema formation assays, EC50 of 0.02581 ?g/?L and 0.02810 ?g/?L, respectively, were observed, with edema neutralizations of up to 40% by rBaltMIP, showing viability to complement antivenoms without, however, being immunogenic. Reinforcing this hypothesis, myotoxicity neutralization experiments performed with the myotoxin BthTX-I showed that rBaltMIP was more effective in inhibiting muscle damage than the actual antivenom by itself. Thus, considering the severity of envenomations and the low neutralization of their local effects, such as myotoxicity, by the antivenoms currently used, the study of rBaltMIP as a PLA2 inhibitor becomes promising due to its possible clinical applications, neutralizing quickly and with more efficiency and specificity the toxic actions of venoms

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / Os venenos de serpentes contem substÃncias biologicamente ativas, primariamente consistindo de proteÃnas (90-95%). Algumas delas apresentam atividade enzimÃtica como as fosfolipases A2 e L-aminoÃcido oxidase. O presente estudo verificou a aÃÃo dos venenos de Bothrops leucurus (BleuVT) e Bothrops marajoensis (BmarVT), e suas fraÃÃes PLA2 (BleuPLA2 e BmarPLA2) e LAAO (BleuLAAO e BmarLAAO) sobre cepas de bactÃria, C. albicans, Leishmania sp e T. cruzi, bem com sua toxicidade sobre macrÃfagos murinos. A susceptibilidade das cepas bacterianas e fÃngica foi analisada atravÃs do mÃtodo de difusÃo em Ãgar, para determinaÃÃo do potencial antimicrobiano; e microdiluiÃÃo em caldo, para determinaÃÃo da CIM e CLM, com modificaÃÃes. A atividade antiparasitÃria foi avaliada atravÃs do tratamento das culturas de parasitos com diferentes concentraÃÃes dos venenos ou de suas fraÃÃes. As formas promastigotas de Leishmania sp. foram cultivadas, durante 72h, em meio NNN/Schneider a 28ÂC; e as formas epimastigotas de T. cruzi foram cultivadas em meio LIT, durante 5 dias, a 28ÂC. Os macrÃfagos foram cultivados em meio RPMI 1640, em presenÃa de diferentes concentraÃÃes dos venenos e fraÃÃes, durante 24h, e submetidos ao ensaio com MTT. Os resultados foram estatisticamente analisados atravÃs do teste t ou ANOVA seguida do teste Bonferroni, quando apropriado, com p<0.05. A BmarLAAO foi capaz de inibir o crescimento bacteriano do Gram-negativo P. aeruginosa, da levedura C. albicans e do Gram-positivo S. aureus; e o BleuTV inibiu o crescimento de S. aureus, sendo a inibiÃÃo dose-dependente. A ordem de susceptibilidade dos microorganismos testados com BmarLAAO foi S. aureus > C. albicans > P. aeruginosa. Por outro lado o BmarTV, BmarPLA2, BleuPLA2 e BleuLAAO nÃo apresentaram nenhum grau de inibiÃÃo sobre as cepas em estudo. O potencial inibitÃrio foi mais significante sobre S. aureus apresentando CIM= 50Âg/mL e CLM=200Âg/mL para BmarLAAO, e CIM=CLM=25Âg/mL para BleuTV. Em concentraÃÃes maiores que 1.56Âg/mL a BmarLAAO foi capaz de inibir o crescimento de formas promastigotas de L. chagasi e L.amazonensis, sendo os valores de IC50, apÃs 72h de cultivo, para L. amazonenis, 2.55Âg/mL e 2.86 Âg/mL para L. chagasi. BmarTV e BleuTV tambÃm apresentaram significante inibiÃÃo sobre o crescimento parasitÃrio, sendo os valores de IC50 86.56 Âg/mL para L. amazonensis e 79.02Âg/mL para L. chagasi, quando tratado com BmarTV; e 5.49Âg/mL para L. amazonensis e 1.94Âg/mL para L. chagasi, quando tratado com BleuTV. Os venenos e BmarLAAO mostraram efeito inibitÃrio sobre formas epimastigotas de T. cruzi. Os valores de IC50 para BleuTV, BmarTV e BmarLAAO foram, respectivamente, 1.14Âg/mL, 24.19Âg/mL e 0.89Âg/mL. As fraÃÃes BmarPLA2, BleuPLA2 e BleuLAAO nÃo foram capazes de promover nenhum efeito inibitÃrio sobre os parasitos em estudo. O BmarLAAO , BmarTV e BleuTV apresentaram baixa toxicidade sobre macrÃfagos nas concentraÃÃes estudadas. Em conclusÃo, os veneno de B. leucurus e de B. marajoensis, bem como a L-aminoÃcido oxidase de Bothrops marajoensis mostraram ser capazes de interferir no crescimento de diferentes microorganismos como S.aureus, C. albicans, P. aeruginosa, Leishmania sp. e T. cruzi. / Snakes venoms contain biologically active substances primarily consisting of proteins (90-95%). Some of these present enzymatic activities, such as phospholipases A2 and the L-amino acid oxidases. In this study we verify the action of Bothrops leucurus (BleuTV) and Bothrops marajoensis (BmarTV) venoms, and fractions PLA2 (BleuPLA2 and BmarPLA2) and LAAO (BleuLAAO and BmarLAAO) on strains of bacteria, yeast, Leishmania sp and T. cruzi. The susceptibility of bacterial and yeast strains was analyzed through disc-diffusion assay, for determination of antimicrobial potential; and the microdilution method, for determination of MIC and MLC, with modifications. The antiparasitic activity was evaluated through of the culture treatment of parasites with different concentrations of venoms or their fractions. The forms promastigotes of Leishmania sp. had been cultived, during 72h, in NNN/Schneider media, 28ÂC; and the forms epimastigotes of T. cruzi had been cultived in LIT media, during 5d, 28ÂC. The macrophages were cultured in RPMI 1640 media, during 24h, 37ÂC and 5% of CO2, with different concentrations of venoms or fractions. After, they were analyzed by MTT method. The results was statistically analyzed with t test or ANOVA followed the Bonferroniâs test, when appropriated, with p<0.05. The BmarLAAO was able to inhibit the growth of gram negative P. aeruginosa, of yeast C. albicans and of gram positive S. aureus; and the BleuTV inhibited the growth of S. aureus, being the inhibitions dose-dependent. The order of susceptibility of microorganisms tested against BmarLAAO was S. aureus > C. albicans > P. aeruginosa. On the other hand the BmarTV, BmarPLA2, BleuPLA2 and BleuLAAO had not provided any degree of inhibition on strains in study. The inhibitory effect was more significant on S. aureus presenting CIM= 50Âg/mL and CLM=200Âg/mL for BmarLAAO, and CIM=CLM=25Âg/mL for the BleuTV. In concentrations greater than 1.56Âg/mL BmarLAAO was able to inhibit the growth of promastigotes forms of L. chagasi and L.amazonensis, after 72h of culture. The IC50 values were 2.55Âg/mL for L. amazonenis, and 2.86 Âg/mL for L. chagasi. BmarTV and BleuTV also provided significant inhibition of the parasitic growth, with an IC50 value of 86.56 Âg/mL for L. amazonensis and 79.02 Âg/mL for L. chagasi, when treated with BmarTV; and 5.49Âg/mL for L. amazonensis and 1.94Âg/mL for L. chagasi, when treated with BleuTV. The venoms and BmarLAAO showed inhibitory effect on epimastigotes forms of T. cruzi. The IC50 value for BleuTV, BmarTV and BmarLAAO where, respectively 1.14Âg/mL, 24.19Âg/mL and 0.89Âg/mL.This effects presented behavior dose-dependent. The fractions BmarPLA2, BleuPLA2 and BleuLAAO had not been capable to promote any inhibition on the growth of these parasites. The BmarLAAO, BmarTV and BleuTV presented low toxicity in studied concentrations. In conclusion, the whole venoms as well as the L-amino acid oxidase from Bothrops marajoensis showed to be capable to interfere in the growth of several microorganisms as S.aureus, Candida albicans, Pseudomonas aeruginosa, Leishmania sp. and T. cruzi.

A Doença de Alzheimer (DA) é uma desordem neurodegenerativa progressiva que causa comprometimento cognitivo e demência. O diagnóstico é baseado em parâmetros clínicos, mas sua confirmação é post-mortem, após avaliação patológica durante a autópsia. Os tratamentos disponíveis para a DA são os inibidores da colinesterase (IChEs) e os antagonistas de receptores de N-metil-D-aspartato (NMDA), sendo que os IChEs compõe o principal grupo. Diversos estudos tem mostrado um efeito neuroprotetor dos IChEs, levando a alterações na patogênese da DA. Avaliar e mensurar essas alterações são papeis atribuídos aos biomarcadores. Neste sentido podemos destacar a fosfolipase A2 (PLA2), a principal responsável pelo metabolismo de fosfolípides de membrana, e que tem sido achada diminuída na DA, assim como a glicogênio sintase-quinase (GSK), responsável pela fosforilação da proteína Tau, que é um dos processos alterados na DA. O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito do tratamento com IChE sobre a atividade da PLA2 e expressão da GSK3B em plaquetas de 30 pacientes com DA após 3 e 6 meses de tratamento. Como grupo controle foram investigados 42 individuos idosos sem doença neurodegenerativa. Encontramos nos pacientes com DA antes do tratamento uma diminuição da atividade da iPLA2 quando comparada ao grupo controle. Após três e seis meses de tratamento a PLA2 aumentou, voltando ao nível dos controles. Os pacientes que apresentaram um aumento maior da iPLA2 apos 3 meses de tratamento apresentaram melhora cognitiva mais marcante após seis meses de tratamento, avaliado pelo CAMCOG. Apos 6 meses de tratamento encontramos um inativação da GSK3B, medida por um aumento em sua forma fosforilada. Nossos resultados sugerem que o donepezil apresenta propriedades modificadoras na doença de Alzheimer, e ainda que a medida da atividade da iPLA2 poderia ser usada como marcador de resposta terapêutica ao donepezil e, possivelmente, a outros IChEs, na doença de Alzheimer / Alzheimer\'s disease (AD) is a progressive neurodegenerative disorder that causes dementia and cognitive impairment. The Diagnosis is based on clinical parameters, but confirmation is post-mortem after pathologic evaluation during autopsy. The treatments available for AD are cholinesterase inhibitors (IChEs) and N-methyl-D-aspartate (NMDA) antagonists. The main group comprises the IChEs. Several studies have shown a neuroprotective effect of IChEs, leading to alterations in the pathogenesis of AD. Evaluate and measure these changes are assigned to biomarkers. In this regard we can highlight the phospholipase A2 (PLA2) the main enzyme in membrane phospholipids metabolism and that has been found decreased in AD as well as Glycogen Synthase kinase (GSK), a major responsible for tau phosphorylation which is one processes altered in AD. The objective of this study was to evaluate the effect of treatment with IChE on PLA2 activity and GSK3B expression in platelet of 30 AD patients after 3 and 6 months of treatment. The control group comprised 42 elderly individuals without neurodegenerative disease The results obtained were a decreased iPLA2 activity in patients with AD before treatment as compared to controls. After 3 and 6 months of treatment, we observed a significant increase in iPLA2 activity, restoring enzymatic activity similar to that observed among control. The patients who showed higher iPLA2 activity in the first three months were those showing cognitive improvement after six months of treatment, measured by CAMCOG. After 6 months of treatment a GSK3B inactivation were found, measured by an increase in its phosphorylated form. Our results suggest that donepezil present modifying properties in Alzheimer disease and that iPLA2 activity measurement could be used as a marker of therapeutic response to donepezil and possibly other IChEs in Alzheimer\'s disease

Os envenenamentos ofídicos constituem um problema relevante de saúde pública em diversas regiões do mundo, particularmente em países da zona tropical e neotropical. A fisiopatologia do acidente ofídico é constituída por uma série de eventos complexos tanto a nível local quanto sistêmico, e o soro antiofídico é o único tratamento utilizado. No entanto, os efeitos tóxicos locais induzidos durante o envenenamento por serpentes, principalmente do gênero Bothrops, não são eficientemente neutralizados pela soroterapia tradicional. Por esta razão, procuram-se alternativas complementares, como as plantas medicinais antiofídicas que são usadas por comunidades que não têm acesso a soroterapia. A flora brasileira possui uma ampla variedade de plantas medicinais com potencial antiofídico, as quais têm sido pouco estudadas cientificamente. Neste estudo foram realizados ensaios in vitro e in vivo de neutralização de peçonhas ofídicas com o extrato aquoso das entrecascas de Anacardium humile (EAAh), e, o isolamento e a caracterização fitoquímica de um inibidor de miotoxinas, o ácido gálico (AG). Para os ensaios de inibição, foram utilizadas soluções contendo peçonha bruta ou toxina isolada misturadas com diferentes quantidades de extrato vegetal que foram previamente incubadas por 30 min a 37°C. Também foi realizada administração do extrato após o envenenamento em diferentes intervalos de tempo para os testes de inibição da miotoxicidade. Observou-se que EAAh tem atividade inibitória sobre os efeitos tóxicos (letalidade, miotoxicidade, e hemorragia) e farmacológicos/enzimáticos (edema, atividade fosfolipásica e coagulante) induzidos pelas peçonhas de serpentes dos gêneros Bothrops, Crotalus, Lachesis e das toxinas isoladas. O extrato vegetal inibiu 100% a letalidade induzida pela peçonha de C. d. terrificus e sua principal neurotoxina, a crotoxina. O EAAh foi submetido a fracionamento cromatográfico analítico, e em condições polares foi possível identificar e isolar o ácido gálico, o qual demonstrou tempo de retenção e espectros de ressonância magnética nucleares similares ao padrão comercial e a dados de literatura deste mesmo composto, respectivamente. O ácido gálico isolado foi capaz de inibir a atividade miotóxica induzida pela peçonha bruta de B. jararacussu e sua principal miotoxina, a bothropstoxina-I, uma PLA2-símile Lys49. A análise dos espectros de dicroísmo circular e os estudos de interação por modelagem molecular sugerem que o ácido gálico forma um complexo com a BthTX-I de B. jararacussu em seu sítio ativo, inibindo sua atividade tóxica. A ligação do ácido gálico com as miotoxinas não modificou nem a forma e nem a intensidade dos espectros de dicroísmo circular, não induzindo alterações significativas na porcentagem dos diversos domínios que constituem a estrutura secundária destas proteínas. O ácido gálico assim como outros taninos, tem revelado-se um bom inibidor das ações tóxicas de peçonhas de serpentes e está relacionado com a ação inibitória do extrato de Anacardium humile. / Ophidian envenomations are a significant problem of public health in several regions of the world, particularly in tropical and neotropical countries. The pathophysiology of snakebite accidents is constituted by a complex series of events both locally and systemically, and the antivenom serum is the only treatment used. However, local toxic effects induced during envenomation by snakes, especially from the genus Bothrops, are not effectively neutralized by the traditional serum therapy. For this reason, additional alternatives are made necessary, such as the use of medicinal plants that are used by communities with no access to serum therapy. The Brazilian flora possesses a wide variety of medicinal plants with antiophidian potential, which have been little-studied scientifically. In the present study, we performed in vitro and in vivo neutralization of snake venoms with the aqueous extract of inner bark of Anacardium humile (EAAh), and the isolation and phytochemical characterization of an inhibitor of myotoxins, the gallic acid (GA). For the inhibition assays, we used solutions containing crude venom or isolated toxin mixed with different amounts of plant extracts that were previously incubated for 30 min at 37°C. Administration of the extract after envenomation was also performed at different time intervals for myotoxicity inhibition assays. It was observed that EAAh has inhibitory activity against the toxic (lethality, myotoxicity and hemorrhage) and pharmacological/enzymatic effects (edema-inducing, coagulant and phospholipase activities) induced by snake venoms of the genera Bothrops, Crotalus, Lachesis and isolated toxins. The plant extract inhibited 100% of the lethality induced by C. d. terrificus venom and its major neurotoxin, crotoxin. The EAAh was subjected to analytical chromatographic separation, and in polar conditions, it was possible to identify and isolate the gallic acid, which showed retention time and nuclear magnetic resonance spectra similar to the commercial standard and to literature data of this same compound, respectively. Gallic acid alone was able to inhibit the myotoxic activity induced by crude venom of B. jararacussu and its main myotoxin, BthTX-I, a Lys49 PLA2-like enzyme. The analysis of circular dichroism spectra and interaction studies by molecular modeling suggest that gallic acid forms a complex with BthTX-I in its active site, which inhibits its toxic activity. The binding of gallic acid to myotoxins did not change neither the form nor the intensity of circular dichroism spectra, not inducing significant changes in the percentage of the various domains that form the secondary structure of these proteins. The gallic acid and other tannins have been showed to be good inhibitors of the toxic effects of snake venoms, and our study showed that this acid is related to the inhibitory action of the Anacardium humile extract.

京都大学 / 新制・課程博士 / 博士(薬学) / 甲第23847号 / 薬博第854号 / 新制||薬||242(附属図書館) / 京都大学大学院薬学研究科薬学専攻 / (主査)教授 金子 周司, 教授 土居 雅夫, 教授 竹島 浩 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Pharmaceutical Sciences / Kyoto University / DFAM

Snake venoms are a complex mixture of polypeptide and other molecules that adversely affect multiple homeostatic systems within their prey in a highly specific and targeted manner. Amongst the most potently toxic venoms in the world are those of the Australian venomous snakes, which belong almost exclusively to the elapid family. Their venoms posses a number of unique properties by which they target the mammalian cardiovascular and neuromuscular systems and are the focus for the identification of novel pharmacologically interesting compounds which may be of diagnostic or therapeutic benefit. Although much is known about the biochemical properties of Australia snake venoms as a whole, little research attention has focused upon individual components at the molecular level. This thesis describes the cloning, characterisation and comparative analysis of a number of unique toxins from the venom gland of the coastal taipan (Oxyuranus scutellatus) and a total of seven other related Australian snakes. These include the factor X- and factor V-like components of a prothrombin activator that causes a highly coagulable state in mammals. Comparative analysis of the sequences identified in this study, along with recombinant expression of an active form of the factor X-like component, provides important information on the structural, functional and evolutionary relationships of these molecules. Numerous other toxins were similarly identified and characterised including a pseudechetoxin-like protein, multiple phospholipase A2 enzymes and neurotoxin isoforms as well as vasoactive venom natriuretic peptides. Identified transcripts included not only toxin sequences but also other cellular peptides implicated in toxin processing, including a calglandulin-like protein. This thesis is the first description of the majority of these molecules at either the cDNA or protein level, and provides a means to study the activity of individual components from snake venoms and probe their function within the systems they specifically target. This study represents the most detailed and comprehensive description to date of the cloning and characterisation of different genes associated with envenomation from Australian snakes.

Os venenos do gênero Bothrops induzem efeitos locais caracterizados por hemorragia, necrose, edema e dor intensa. Apesar da importância clínica do fenômeno de dor, os estudos sobre os mecanismos envolvidos na gênese deste fenômeno são ainda escassos. Além disso, não existem dados sobre a capacidade do antiveneno em neutralizar este fenômeno. Neste trabalho foi investigada, a capacidade dos venenos de Bothrops jararaca, Bothrops asper e da miotoxina III (Fosfolipase A2, variante Asp 49), uma toxina isolada do veneno de Bothrops asper, em induzir hiperalgesia em ratos, a mediação química deste fenômeno e a capacidade dos antivenenos em neutralizar esta ação dos venenos. A possível correlação entre a hiperalgesia e a resposta edematogênica causada pelos venenos ou miotoxina foi também avaliada. O limiar de dor foi determinado antes e em diferentes tempos após a administração dos venenos ou toxina, empregando o teste de pressão de pata de rato. Para o estudo da resposta edematogênica, o aumento do volume das patas posteriores foi determinado por pletismografia. Os venenos e a toxina, administrados por via intraplantar, nas doses de 5µg (VBj), 15µg (VBa) ou 10µg (MIII), induziram hiperalgesia e edema, com respostas máxima na 1a (VBj, MIII) ou 2a (VBa) hora, não sendo mais detectadas na 24a hora. Para o estudo da neutralização, foram utilizados o antiveneno botrópico produzido no Instituto Butantan e o antiveneno polivalente produzido no Instituto Clodomiro Picado da Costa Rica, administrados por via endovenosa, 15 min. ou imediatamente antes ou 15 min. após a injeção dos venenos. O AVIB, quando injetado 15 min. antes do VBj, foi capaz de reverter a hiperalgesia induzida pelo veneno. Em relação ao edema, esta inibição foi observada quando o antiveneno foi administrado 15 min. ou imediatamente antes do VBj. Por outro lado, o AVCP não interferiu com a dor e o edema acarretados pelo VBa. Quando o VBj e o VBa foram incubados, in vitro, por 30 min., a 370C com os AV correspondentes, a hiperalgesia e o edema foram abolidos. Estes resultados indicam que a incapacidade do AVCP, quando administrado in vivo, de bloquear a hiperalgesia e o edema induzidos pelo VBa, não é consequência da ausência de anticorpos específicos no antiveneno, uma vez que estes efeitos foram inibidos quando o veneno foi pré-incubado com o antiveneno. Para avaliação da mediação química da hiperalgesia e do edema, os animais foram submetidos a tratamentos com inibidores de síntese, antagonistas de receptores, anticorpos ou drogas depletoras destes mediadores. Os resultados mostraram que o Hoe-140, dexametasona e NDGA inibem a hiperalgesia induzida pelo VBa, enquanto que apenas a prometazina interferiu com o edema causado pelo veneno. A hiperalgesia induzida pela MIII foi revertida pelo tratamento com prometazina, metisergida, Hoe-140, dexametasona e por NDGA, enquanto que o edema foi inibido apenas por prometazina e dexametasona. Estes dados sugerem que: a) a MIII é um importante componente do veneno para a geração de hiperalgesia, b) a bradicinina e os derivados da lipoxigenase são mediadores da dor acarretada pelo VBa e pela MIII, c) histamina e serotonina participam também da hiperalgesia induzida pela miotoxina e d) a histamina é mediador do edema induzido pelo VBa e pela MIII. Com relação à hiperalgesia induzida pelo VBj, somente o tratamento com Hoe-140 diminuiu este fenômeno, indicando a participação da bradicinina. Por outro lado, este tratamento não foi capaz de interferir com o edema induzido por este veneno. Cabe ressaltar que TEIXEIRA et al. (1994) demonstraram a participação de eicosanóides e PAF na hiperalgesia induzida pelo VBj. Os dados em conjunto sugerem ainda, dissociação entre os fenômenos de dor e edema acarretados por ambos os venenos e pela miotoxina. / Bothrops venoms cause pronounced local tissue-damage characterized by hemorrhage, myonecrosis, edema and pain. Venom-induced pain has been poorly investigated, despite its clinical relevance. Furthermore, the ability of antivenom to neutralize hyperalgesia induced by these venoms is not known. In the present study the hyperalgesia and edema induced by Bothrops jararaca (BjV) and Bothrops asper (BaV) venom and by myotoxin III-MIII (Asp49- phospholipase A2), a toxin isolated from BaV, were investigated. The chemical mediators involved in these phenomena and the ability of the antivenom to neutralize the hyperalgesia and edema induced by these venoms were also investigated. Pain threshold was assessed before and at several intervals after venom injection, using the rat paw pressure test. Edema of paw was measured phethysmographically at the same periods of time. The intraplantar injection of BjV (5µg/paw), BaV (15µg/paw) or MIII (10µg/paw) caused hyperalgesia and edema, whose peak were observed at the 1st (BjV, MIII) or 2nd (BaV) hours after venom/toxin administration, decreasing thereafter. For neutralization studies, the antivenoms produced either at Instituto Butantan from Brazil (AVIB) or Instituto Clodomiro Picado from Costa Rica (AVCP) were administered intravenously 15 min prior to, or immediately before, or 15 min after venoms injection. When the antivenom from Instituto Butantan was injected 15 min. before BjV, the hyperalgesia and edema were abolished. Furthermore, partial inhibition of edema was also observed when the antivenom was injected together with BjV. On the other hand, hyperalgesia and edema induced by BaV were not modified by AVCP. Incubation of BjV and BaV, for 30 min. at 37oC, with the antivenoms in vitro, abolished the hyperalgesia and edema. The inability of the in vivo treatment with antivenom in abolishing hyperalgesia and edema induced by BaV seems not to be related to the lack of neutralizing antibodies in antivenom, because neutralization was achieved in pre-incubation experiments. In order to investigate the chemical mediation of hyperalgesia and edema induced by the venoms or toxin, animals were treated with several drugs. Pretreatment with Hoe-140, dexamethasone and NDGA blocked the hyperalgesia induced by BaV, whereas only promethazine reduced the edema induced by this venom. The MIII-induced hyperalgesia was blocked by promethazine, methysergide, Hoe-140, dexamethasone and NDGA, whereas the edema was reduced only by promethazine and dexamethasone. These results suggest that: a) MIII may contribute to the BaV-induced hyperalgesia, b) bradykinin and leukotrienes mediate the BaV- and MIII-induced pain and MIII; c) histamine and serotonin also participate in the myotoxin-induced hyperalgesia and d) the edema induced by BaV and MIII is mediated by histamine. Pre-treatment of the animals with Hoe-140 abolished BjV-induced hyperalgesia, suggesting that bradykinin may mediate the venom-induced hyperalgesia. However, this treatment did not modify the BjV-induced edema. It is important to stress that previous studies have shown that BjV-induced hyperalgesia is mediated, at least partially, by eicosanoids and PAF (TEIXEIRA et al.,1994). The data presented herein also suggest that distinct mechanisms may be involved in the development of hyperalgesia and edema induced by both venoms and myotoxin III.

Orientador: Marcos Hikari Toyama / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-17T12:20:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Oliveira_SimoneCristinaBuzzo_D.pdf: 2257171 bytes, checksum: dafe56777caf52fdf6e83be317bb28f9 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito de glicações sobre a PLA2 secretórias isoladas do veneno das serpentes Crotalus durissus collilineatus e Bothrops jararacussu. A técnica de MALDI-TOF foi usado para comprovar a glicação dos carboidratos nas PLA2: a PLA2 de Cdcolli apresentou glicação a 6 moléculas de D-Glicose e de 5 moléculas de D-Lactose, mas aparentemente não houve glicação com nenhuma molécula de D-Galactose; a BthTX-I apresentou glicação com 5 moléculas de D-Glicose, 1 molécula de D-Galactose e 4 moléculas de D-Lactose; a BthTX-II apresentou ligação a 6 moléculas de D-Glicose, a 1 molécula de D-Galactose e a 4 moléculas de D-Lactose; além disso, a dimerização das PLA2 não ocorreu. A glicação da PLA2 de Cdcolli com D-Glicose e D-Lactose aumentou sua atividade enzimática e mudou seu perfil alostérico, da mesma forma, esses carboidratos aumentaram a ação edematogênica e anularam a atividade citotóxica dessa PLA2. No entanto, D-Lactose e D-Glicose diminuíram o efeito miotóxico e modificaram o perfil de agregação plaquetária da PLA2 de Cdcolli nativa, embora apenas a D-Lactose tenha diminuído significantemente a agregação. A glicação de BthTX-I a D-Glicose e D-Galactose diminuiu sua ação edematogênica, e sua glicação aos carboidratos testados diminuiu seu efeito miotóxico. A glicação de BthTX-II a D-Lactose diminuiu sua atividade enzimática, a ação edematogência foi diminuída pela glicação a todos os carboidratos, enquanto a glicação a D-Glicose e D-Galactose diminuíram seu efeito miotóxico. A fluorescência intrínseca apresenta mudanças na estrutura terciária de BthTX-I e BthTX-II após a glicação e o dicroísmo circular sugere modificação na estrutura secundária da PLA2 de Cdcolli. Além disso, a modelação da PLA2 de Cdcolli apresentou várias regiões da proteína livres onde pode estar ocorrendo a glicação. Esse resultados sugerem que a glicação modifica a estrutura da PLA2, modulando de forma diferente a atividade enzimática e o efeito biológico, possivelmente a mudança estrutural ou mesmo os carboidratos ligados a estrutura da PLA2 estão modificando sua afinidade a receptores de membrana. Adicionalmente, os resultados evidenciam que os sítios responsáveis pelas atividades enzimática e biológica estão em lugares diferentes dentro da estrutura da PLA2 / Abstract: The objective of this work was evaluate the effect of glycations in the secretory PLA2 isolated from Crotalus durissus collilineatus (Cdcolli) and Bothrops jararacussu (BthTX-I, catalytic inative K49 and BthTX-II, catalytic active D49) rattlesnake venom. The MALDI-TOF technic was used to test the glycation in the PLA2: Cdcolli showed glycation to 6 molecules of D-Glucose and 5 molecules of D-Lactose, but no glycation to D-Galactose; the BthTX-I showed glycation to 5 molecules of D-Glucose, 1 molecule of D-Galactose and 4 molecules of D-Lactose; the BthTX-II showed glycation to 6 molecules of D-Glucose, 1 molecule of D-Galactose and 4 molecules of D-Lactose. The glycation of PLA2 from Cdcolli to D-Glucose and D-Lactose increased the enzymatic activity and changed its alosteric profile, in the same way, theses carbohydrates increased the edematogenic effect and annuled the citotoxic activity. However, D-Lactose and D-Glucose decreased the miotoxic effect and changed the platelet aggregation profile of native PLA2, although only D-Lactose had decreased the aggregation. The glycation of BthTX-I to D-Glicose and D-Galactose decreased the edematogenic effect and its glycation to all carbohydrates decreased the miotoxic effect. The glycation of BthTX-II to D-Lactose decreased its enzymatic activity; the edematogenic effect was decreased by the glycation to all the carbohydrates, while the glycation to D-Glucose and D-Galactose decreased the miotoxic effect. The intrinsec fluorescence shows changes in the terciary structure of BthTX-I and BthTX-II after glycation and the circular dichroism suggests modification in the secundary structure of glycated PLA2 from Cdcolli. Besides, the structure modelation shows many free areas in the PLA2 from Cdcolli, where the glycation can be happening. Theses results suggest that the glycation modifies the structure of PLA2, modulating in a different way the enzymatic and the biologic activity; probably the structure changes or even the linked carbohydrates to the PLA2 structure are modifying the affinity for membrane receptors. Additionally, the results show that the enzymatic and biological sites are in different areas in the PLA2 structure. / Doutorado / Bioquimica / Doutor em Biologia Funcional e Molecular

Orientador:Marcos Hikari Toyama / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-18T05:12:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Fonseca_FabianaVieira_D.pdf: 15606775 bytes, checksum: 3232092d1eced36a575f660d994b44a9 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: No Brasil a espécie predominante de serpente peçonhenta do gênero Crotalus é a Crotalus durissus, que é composta por várias subespécies encontradas em todo território nacional, as subespécies alvos de nosso estudo são a Crotalus durissus ruruima e a Crotalus durissus cumanenses, presentes na região amazônica e na Venezuela respectivamente, mas que ainda não foram tão bem estudadas quanto a Crotalus durissus terrificus. As principais frações já caracterizadas para o veneno total de Crotalus são: convulxina, giroxina, crotoxina e crotamina. Através de uma combinação de varias metodologias em HPLC como exclusão molecular e em fase reversa conseguimos isolar os principais constituintes da crotoxina (PLA2, crotapotina e as proteínas "trombina-like") dos venenos totais. Durante o fracionamento do veneno total em coluna de HPLC de exclusão molecular foi detectado com atividade fosfolipásica nas frações crotoxínicas de Crotalus durissus ruruima e Crotalus durissus cumanenses sendo confirmado através de eletroforese PAGE-SDS e espectrometria de massa MALDI-TOF. As PLA2 das duas subespécies alvo apresentaram alta homegeneidade com massa molecular de aproximadamente 14kDa e mostraram uma maior quantidade de aminoácidos básicos; lisina e arginina para um total de 122 aminoácidos. O N-terminal da seqüência de aminoácidos de PLA2 mostrou homologia com outras proteínas PLA2 do gênero crotálico. A fosfolipase (PLA2) constitui o maior componente presente no veneno de serpente e tem sido extensivamente investigado não só por ser mais abundante, mas por exibir uma ampla gama de efeitos biológicos, incluindo neurotoxidade, miotoxicidade, citotoxidade, efeito edematogênico, anti-coagulante, agregação plaquetária, hipotensivo, bactericida, anti-HIV, anti- tumor e anti-parasitário. Devido a esta diversidade funcional, estas proteínas estruturalmente semelhantes despertaram o interesse de muitos pesquisadores como modelos moleculares para o estudo das relações estrutura-função. No presente trabalho foi nosso propósito purificar o veneno total de Crotalus dirussus ruruima e Crotalus durissus cumanenses, isolar a fração fosfolipásica e verificar que as atividades biológicas e bioquímicas foram afetadas após prévias modificações estruturais com p-bromofenacil brometo e cumarinas sintéticas. Os resultados apresentados neste trabalho proporcionam a obtenção de uma ferramenta bioquímica útil para acrescentar novos conhecimentos à relação entre sítios farmacológicos, região catalítica nas fosfolipases A2 e função / Abstract: In Brazil the predominant species of poisonous snake of the genus Crotalus is the Crotalus durissus, which is composed of several subspecies found throughout the country. The sub-targets of our study is the Crotalus durissus ruruima and Crotalus durissus cumanensis present in the Amazon region and Venezuela respectively, that haven't been as well studied as the Crotalus durissus terrificus. The main fractions we know for the total of Crotalus poison were convulxin, giroxin, crotoxin and crotalin. Through a combination of many methodologies such as HPLC molecular exclusion and in a reverse phase we managed isolate the principal components of crotoxin (PLA2, crotapotin and proteins "thrombin-like") of the total poison. During the division of the total poison in column HPLC the molecular exclusion was detected a phospholipase activity in the fractions crotoxin Crotalus durissus ruruima and Crotalus durissus cumanensis that confirmed through SDS-PAGE and electrophoresis of the mass MALDI-TOF. The two subspecies of PLA2 show us they are highly homogeneous with the molecular mass of almost 14kDa and a great amount of basic amino acids, lysine and arginine for a total of 122 amino acids. The N-terminal amino acid sequence of PLA2 showed homology with other proteins of the kind Crotalus PLA2. The phospholipase (PLA2) is the major component present in snake poison and has been extensively investigated not only because it is more abundant, but it shows a wide range of biological effects, including neurotoxicity, myotoxicity, cytotoxicity, edematogenic effect, anti-coagulant, platelet aggregation, hypotensive, bactericidal, anti-HIV, anti-tumor and anti-parasitic. Because of this functional diversity, these proteins structurally similar aroused the interest of many researchers as molecular models for the study of structure-function relationships. In this study our purpose was to purify the total poison of Crotalus durissus ruruima and Crotalus durissus cumanensis and isolate the fraction of phospholipase and found that the biochemical and biological activities were affected after previous structural changes with p-bromofenacil bromide and synthetic coumarins. The results presented in this work allow them to obtain a useful biochemical tool to add new knowledge to the relation between pharmacological sites, the catalytic region in phospholipases A2 and function / Doutorado / Bioquimica / Doutor em Biologia Funcional e Molecular