Thesis--Wisconsin. / Vita. Includes bibliographical references.

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Das Ziel dieser Arbeit war es einen geeigneten internen Standard für die linksventrikuläre mRNA-Quantifizierung bei kardialer Hypertrophie und Herzinsuffizienz in der Ratte zu finden. Die mRNA-Expression von GAPDH, 18SrRNA, Cyclophilin and Porphobilinogen-Desaminase (PBGD) wurde vier Wochen nach Induktion von Hypertrophie (kleiner aortokavaler Shunt) und Herzinsuffizienz (großer aortokavaler Shunt bzw. Myokardinfarkt) mit Hilfe des Ribonuklease Protektion Assay (RPA) und der TaqMan PCR bestimmt. Die linksventrikuläre ANP-mRNA-Expression war in allen untersuchten Modellen unabhängig von der angewendeten Detektionsmethode erhöht. Die mRNA-Expression der Housekeeping Gene mit Hilfe des RPA bestimmt, war in allen untersuchten Modellen im Vergleich zu den Kontrollen unverändert (GAPDH: kleiner Shunt: 105.1+-7.4, großer Shunt: 105.2+-6.8, MI: 88.4+-3.7; 18SrRNA: kleiner Shunt: 110.7+-8.2, großer Shunt: 104.4+-8.9, MI: 107.5+-12.0; Cyclophilin: kleiner Shunt: 96.4+-7.9, großer Shunt: 112.9+-4.9, MI: 95.7+-13.8; PBGD: kleiner Shunt: 81.9+-6.3, großer Shunt: 83.7+-4.7, MI: 79.8+-9.7; % Kontrolle). In der sehr sensitiven TaqMan PCR zeigte sich eine veränderte mRNA-Expression von GAPDH, PBGD und Cyclophilin, lediglich 18S wurde unverändert exprimiert (GAPDH: kleiner Shunt: 114.5+-18.7, großer Shunt: 133.6+-19.1, MI: 64.2+-6.2, p / The purpose of this study was to identify an appropriate left ventricular mRNA as internal standard in gene expression analysis in cardiac hypertrophy and heart failure in the rat. Expression levels of GAPDH, 18SrRNA, Cyclophilin and porphobilinogen desaminase (PBGD) were measured four weeks after induction of either cardiac hypertrophy (small aortocaval shunt) or heart failure (large aortocaval shunt or myocardial infarction) using Ribonuclease protection assay (RPA) and TaqMan PCR. The left ventricular expression of ANP mRNA was increased in all these experimental models independently of the used method. Using RPA the mRNA expression of all studied housekeeping genes was unchanged in all experimental models compared to controls (GAPDH: small shunt: 105.1+-7.4, large shunt: 105.2+-6.8, MI: 88.4+-3.7; 18SrRNA: small shunt: 110.7+-8.2, large shunt: 104.4+-8.9, MI: 107.5+-12.0; Cyclophilin: small shunt: 96.4+-7.9, large shunt: 112.9+-4.9, MI: 95.7+-13.8; PBGD: small shunt: 81.9+-6.3, large shunt: 83.7+-4.7, MI: 79.8+-9.7; % control). Using the TaqMan PCR as a much more sensitive method only 18SrRNA levels were unchanged whereas GAPDH, PBGD and Cyclophilin mRNA expression was regulated (GAPDH: small shunt: 114.5+-18.7, large shunt: 133.6+-19.1, MI: 64.2+-6.2, p

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Lead (Pb) is a toxic metal without biological function, which can cause various undesirable changes in organism. Developing animals are more sensitive to external aggressions, and exposure to Pb may cause pronounced and even irreversible damage. Studies show detoxifyng action by zinc chloride (ZnCl2) and N-acetylcysteine (NAC), suggesting same protective effect against intoxication with Pb. Therefore, we investigated the toxic effect of lead acetate (AcPb) on biochemical and behavioral parameters, in developing animals, and the possible protective effect of ZnCl2 and NAC. For this young Wistar rats received subcutaneously: saline, ZnCl2 (27 mg/kg), NAC (5 mg/kg) or more NAC ZnCl2 from the 3rd to 7 th; and AcPb (7 mg/kg) or saline from the 8th to 12th day of age. The animals were subjected to behavioral tasks: negative geotactismo, the tail immersion test beaker and open field to assess neurological damage and motors. They were sacrificed at 33 days and the biological samples were stored for further analysis. We assessed the body weight, the activity of porphobilinogen synthase (PBG synthase) in blood, acetylcholinesterase (AChE) in brain and cerebellum, hemoglobin (Hb) in whole blood, serum urea and creatinine, and blood, cerebrum and cerebellum levels. Pups exposed to AcPb presented a decrease of blood PBG-synthase activity, without changes in Hb content. ZnCl2 pre-exposure partially prevented the PBG-synthase inhibition. Pb caused a decrease in the activity of brain AChE, while the treatment with ZnCl2, NAC and ZnCl2 more NAC prevented this change. In addition, animals exposed to AcPb presented Pb accumulation in blood and brain; all preventive treatments decreased Pb levels. In summary, the results show that there was an accumulation of Pb and inhibition of the activity of two enzymes, which are important biomarkers of toxicity. As preventive treatments, the protector effect of ZnCl2 may related to its capacity of to induce the biosyntese of metal ligant proteins. As to NAC, it is probable that its protective effect is related to chelating effects. / O chumbo (Pb) é um metal tóxico, sem função biológica, o qual pode provocar várias alterações indesejadas no organismo. Animais em desenvolvimento apresentam maior sensibilidade à agressões externas, e a exposição ao Pb poderá provocar danos pronunciados e até mesmo irreversíveis. Alguns trabalhos sugerem que o cloreto zinco (ZnCl2) e a N-acetilcisteína (NAC) possuem ação detoxificante, podendo então, ter um efeito protetor frente a uma intoxicação com Pb. Sendo assim, buscamos investigar o efeito tóxico do acetato de chumbo (AcPb) em parâmetros bioquímicos e comportamentais, quando administrado em animais em desenvolvimento, e a possível ação protetora do ZnCl2 e da NAC sobre esta toxicidade. Para isso ratos Wistar jovens receberam subcutaneamente: salina, ZnCl2 (27 mg/kg), NAC (5 mg/kg) ou ZnCl2 mais NAC do 3o ao 7o; e AcPb (7 mg/kg) ou salina do 8o ao 12o dia de idade. Os animais foram submetidos às tarefas comportamentais: geotactismo negativo, imersão da cauda, teste do becker e campo aberto para avaliação de danos neurológicos e motores. Foram sacrificados aos 33 dias e as amostras biológicas foram guardadas para análises posteriores. Avaliou-se: o peso corporal; a atividade das enzimas porfibilinogênio-sintase (PBG-sintase) em sangue, acetilcolinesterase (AChE) em cérebro e cerebelo; níveis de hemoglobina (Hb) em sangue total, de ureia e creatinina em soro; níveis de metalotioneíanas (MT) em sangue, fígado e cérebro; dosagem de metais em sangue, cérebro e cerebelo. Filhotes expostos ao AcPb apresentaram diminuição da atividade da PBG-sintase de sangue, sem alterações no conteúdo de Hb. O ZnCl2 preveniu parcialmente a inibição PBG-sintase. O AcPb causou diminuição na atividade da AChE de cérebro, enquanto os tratamentos com ZnCl2, NAC e ZnCl2 mais NAC preveniram essa alteração. Além disso, os animais expostos ao AcPb apresentaram acúmulo de Pb em sangue e cérebro; todos os tratamentos preventivos diminuiram os níveis de Pb. Em resumo, os resultados mostram que houve um acúmulo de Pb nos tecidos onde houve inibição das enzimas, que são importantes biomarcadores de toxicidade; acredita-se que a inibição ocorra através da ligação do metal aos grupamentos tiois das enzimas. Quanto aos tratamentos preventivos, o efeito protetor do zinco pode estar ligado a indução de proteínas ligantes de metais. Ainda, sugere-se que a proteção exercida pela NAC está ligada a sua capacidade quelante.

Orientador: Jose Eduardo Tanus dos Santos / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciencias Medicas / Made available in DSpace on 2018-08-14T10:45:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dias_VaniaBraghinideRezende.pdf: 2420134 bytes, checksum: db28114d3602e3e14b5763e165a73cfc (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Mulheres grávidas constituem um grupo de indivíduos particularmente mais susceptíveis aos efeitos tóxicos associados ao chumbo (Pb)[1]. O chumbo é um metal pesado que se acumula nos tecidos mineralizados. Possui um comportamento similar ao cálcio, o que explica sua toxicidade. Durante a gravidez, o remodelamento ósseo promove a migração do chumbo para o plasma e como resultado, o metal é transferido para o feto, mesmo se a mãe foi exposta há vários anos [2]. Durante a exposição materna, cerca de 99% do chumbo absorvido, aqui referenciado como Pb-Sangue Total, permanece associado a enzima acido d-aminolevulinico desidratase (ALAD) no eritrócito. O restante (cerca de 1%), aqui referenciado como Pb-Plasma (e/ou Soro), permanece livre e eventualmente se deposita nos tecidos mineralizados (ossos e dentes)[2]. O Pb-Sangue Total e Pb-Plasma (ou Soro) são naturalmente correlacionados, mas essa correlação ainda não está bem compreendida, sendo essencial a medida dos dois parâmetros para esclarecer esses processos. Além disso, os fatores genéticos são de crucial importância, com alguns genes como o da ALAD e o do receptor da vitamina D (VDR) tendo sido associados a diferentes concentrações sanguíneas e plasmáticas de chumbo em indivíduos expostos[3]. A dinâmica do chumbo durante a gravidez também tem um papel importante nesse processo e deve ser considerada. Até o momento, nenhum trabalho havia estudado os fatores genéticos acima citados, numa população especialmente exposta e susceptível aos efeitos deletérios do chumbo. Mesmo quando a exposição materna cessa, o chumbo permanece alojado nos ossos por vários anos e será mobilizado através do remodelamento ósseo, contaminando o feto. Haveria um grupo de gestantes, segundo genótipos, predisposto a maiores ou menores aumentos do metal no plasma e fração plasmática? Teriam maior re-exposição ao chumbo durante períodos de acentuado remodelamento ósseo? Para responder a essas questões, esse estudo concentrou nas medidas do metal no Sangue e Plasma e/ou Soro (sendo o Soro equivalente ao plasma) e na avaliação da susceptibilidade genética das grávidas através do estudo dos polimorfismos dos genes ALAD e VDR, além da análise de polimorfismos agrupados em haplótipos. Nós não encontramos diferenças significativas para o grupo de genótipos da ALAD, nem mesmo para os genótipos do VDR. Porém, as principais descobertas foram que o grupo de haplótipos H8 do VDR (f, a, b) estão associados às mais baixas concentrações de Pb no Soro e na razão Pb-Soro/Pb-Sangue Total. Esses resultados sugerem que esse grupo de gestantes, mesmo expostas às mesmas concentrações de Pb, acumula e/ou reabsorvem menos Pb que os grupos com outros haplótipos. Além disso, é importante ressaltar que analisando apenas a concentração de Pb no sangue total, não seria possível chegar a essa conclusão. / Abstract: Pregnant women constitute a group of subjects particularly susceptible to toxic effects due to exposure to lead (Pb). Lead is a heavy metal which accumulates in bone tissues and has a behavior that is similar to calcium, thus explaining its toxicity. In particular, the increase in bone resorption processes that take place during pregnancy cause lead migration into the maternal plasma. As a result, lead transference to the fetus may take place even years after the mother's last exposure. During maternal exposure, most (99%) of the absorbed lead (here referred to as Pb-Blood) remains associated to d - aminolevulinic acid dehydratase within erytrocytes. The remaining (2% to 10%, here referred to as Pb-Plasma) lead remains free and is eventually deposited - and accumulated - in the bone tissues (teeth and bones). The Pb-Blood and Pb-Plasma are naturally correlated, but the correlation is not well understood, making it essential to measure both quantities in studies aimed at clarifying these processes. Also of crucial importance are genetic factors, with some genes such as ALAD and VDR been associated with Pb-Blood and Pb-Plasma concentrations. The dynamics of lead migration during pregnancy also plays a major role in the process and therefore must also be considered. Even after the mother's exposure has ceased, lead remains accumulated in the teeth and bones for many years and is mobilized by processes of bone resorption such as those taking place during pregnancy. Is there a group of pregnant women, according to genotypes, that is more prone to higher or lower Pb concentations in plasma? Is that group more exposed to Pb due to greater Pb absorption or reabsorption through bone remodeling? To address these questions, this study focused on the measurement of Pb-Blood and Pb-Serum (the same of plasma) and on genetic susceptibility of pregnant women. We found no significant differences among different ALAD or VDR genotype groups. However, the main findings reported here are that haplotype H8 of VDR (f, a, b) is associated with lower Pb-Serum concentration and lower Pb-Serum/Pb-Blood ratios. Therefore, pregnant women with this haplotype have lower Pb-serum, even when exposed to the same Pb-Blood concentrations. Interestingly, we would not have make this conclusion by assessing only Pb-Blood concentrations. / Universidade Estadual de Campi / Farmacologia / Doutor em Farmacologia

Tobacco smoking and nicotine replacement therapy are the main form of nicotine exposure. The drug abuse for humans often begins during adolescence and the exposure to nicotine during this phase produces long-term alterations, such as increase in cell replication and differentiation, and apoptosis. Some studies have reported that nicotine exerts important inhibitory actions on eating and body weight gain in humans and animals. However, there are also studies showing that this alkaloid does not alter body weight gain. Contradictory results have also been reported about the actions of nicotine on glycemia, insulin secretion, and glucose tolerance and on the activity of some enzymes, such as porphobilinogen-synthase and acetylcholinesterase. Among the beneficial effects of nicotine, it has been reported that nicotine improves cognitive performance, mainly by increasing attention and learning. The aim of this study was to investigate the effects of nicotine exposure on some biochemical, physiological and behavioral parameters. The animals received since the 30° day of life, 5 injections per day (s.c., 1 ml/ kg weight) of saline (0.9%) or nicotine (total dose: 5 mg/kg/day) applied during the dark period of the cycle (8, 10, 12, 14, 16:00 h) for 28 or 56 days. We analyzed acetylcholinesterase and porphobilinogen-synthase activities, hepatic glycogen and glucose levels and the rats behavior on an open field task at 21 days of treatment. The animals were killed 90 min after the last injection and the tissues were collected and prepared to posterior analyses. The animals exposed to nicotine presented a decrease in body weight gain (at 28 and 56 days) and liver weight (at 56 days), a reduction on the liver glycogen levels but not glucose for both intervals of treatment. This difference of effects suggests that the decrease in liver glycogen levels were not enough to produce a hypoglycemia, once these parameters were analyzed when the animals were fed. The activities of the enzymes porphobilinogen-synthase from blood and liver and blood acetylcholinesterase were not affected by nicotine treatment. Nicotine also did not affect hippocampal and cerebral cortex acetylcholinesterase ctivities in animals injected with nicotine for 28 days. The salt (predominantly G1 form) and detergent (mostly G4 form) fractions showed not be affect for the treatment with nicotine for 56 days. The rats treated with nicotine presented similar number of rearing and crossings in both sessions of the open filed task suggesting that they did not habituate to a new environment. However, they presented similar scores of control group on the latency time and number of fecal boluses. As the phobic behavior was not altered, we can suggest that nicotine adolescent rats present impairment of habituation memory, The results of the present study show that nicotine effects are very specific, impairing the weight gain, energy storage in glycogen form and habituation to a new environment, however not interfere in the acetylcholinesterase and porphobilinogensynthase activities. / A principal fonte de exposição à nicotina é o hábito de fumar e as terapias de substituição a ele. O hábito de fumar frequentemente se inicia na adolescência e a exposição à nicotina durante esta fase da vida produz alterações a longo prazo, aumentando a replicação e diferenciação celular, assim como também a apoptose. Alguns estudos relatam que a nicotina reduz, enquanto outros sugerem que este alcalóide não afeta o peso corporal. Também há controvérsias em relação à sua ação sobre a glicemia, secreção de insulina, tolerância à glicose e sobre a atividade de algumas enzimas consideradas marcadores de exposição a tóxicos, como a porfobilinogênio-sintase e a acetilcolinesterase. Entre os efeitos benéficos da nicotina, tem sido descrita a melhora do desempenho cognitivo em humanos e roedores, principalmente em relação à atenção e ao aprendizado. Assim, o objetivo deste estudo foi investigar os efeitos da exposição à nicotina sobre alguns parâmetros bioquímicos, fisiológicos e comportamentais. Os animais receberam, a partir do 30º dia de vida, 5 injeções diárias (s.c., 1 ml/kg de peso) de salina (0,9%) ou nicotina (dose total: 5 mg/kg/dia) aplicadas durante o período escuro do ciclo (8, 10, 12, 14, 16:00 h) por um período de 28 ou 56 dias. Foram analisados: atividade das enzimas acetilcolinesterase sanguínea e cerebral e porfobilinogênio-sintase sanguínea e hepática, níveis de glicogênio hepático e glicose sanguínea, e o comportamento de ratos em um campo aberto. Os animais foram mortos 90 min após a última dose, os tecidos foram coletados e reparados de acordo com as análises subseqüentes. Os animais expostos à nicotina apresentaram um decréscimo do ganho de peso corporal (aos 28 e 56 dias) e do peso de fígado (aos 56 dias), uma redução dos níveis de glicogênio hepático, mas não da glicemia, em ambos os intervalos de tratamento. Esta diferença de efeitos sugere que a diminuição dos níveis de glicogênio não foi suficiente para induzir uma hipoglicemia, até porque estes parâmetros foram analisados no estado absortivo. As atividades das enzimas porfobilinogênio-sintase de sangue e fígado, assim como a acetilcolinesterase sanguínea não foram afetadas pelo tratamento em nenhum dos intervalos estudados. Similarmente, ausência de efeito da nicotina foi observada sobre a atividade da acetilcolinesterase de cérebro total, hipocampo e córtex de animais tratados por 28 dias; e, sobre as frações, solúvel em sal (enriquecida com a forma globular G1) e em detergente (enriquecida na forma globular G4) destas estruturas de animais expostos por 56 dias. Na tarefa comportamental, os ratos tratados com nicotina apresentaram número de respostas de orientação e de cruzamento similares nas duas sessões, o que sugere que estes não habituaram ao ambiente. Entretanto, apresentaram resultados similares aos controles no tempo de saída da primeira área e no número de bolos fecais. Como o comportamento fóbico não foi alterado, podemos sugerir que os ratos jovens expostos à nicotina apresentam um prejuízo na memória de habituação. Os resultados do presente estudo sugerem que os efeitos da nicotina parecem ser muito específicos, prejudicando o crescimento e o armazenamento de energia na forma de glicogênio e a habituação a um campo aberto, porém não interferindo na respostas de marcadores sensíveis a diversos agentes tóxicos, como a atividade da acetilcolinesterase e da PBG-sintase.

Hemotherapy services in the Brazil are regulated according to the RDC-153. In general, smokers presented HT and Hb levels inside of the reference values to blood donations. Considering that reference values are in ample zone, this work studied the quality of blood utilized to donation in relations to hematologic parameters and two blood enzyme activities, PBG-synthase and cholinesterase. Besides, we also investigated the sensitivity of these enzymes to nicotine in vitro. These experiments may be explanatory as regard possible use of these enzymes as biomarkers to this agent since they are sensitive to oxidant and insecticides compounds respectivily. For in vivo experiments, thirty blood samples were divided in three groups according to smoke habit from donators: NF - non smoker, F10 - smoker of 10±5 cigarettes/day and F20 - smoker of 20 or more cigarettes/day. For in vitro, only samples from not smoker donators were used. The results demonstrated that HT and Hb levels in the F20 group were significantly higher than others. The COHb levels were significantly higher in the both smoker groups, F10 and F20, than control group (NF). In relation to PBG-synthase and cholinesterase, smoke habit did not alter their activities. The F20 group presented a short decrease in PBG-synthase activity and in reactivation index. The cholinesterase activity from F20 group was higher (18%) than other groups, but not significantly. The in vitro results demonstrated that to PBG-synthase, only concentrations higher than 10 mM were able to inhibit the its activity, and the mechanism involved in these inhibition seems to be not related to oxidative effects since the DTT was not able to recover the activity. Total blood AChE is much more sensitive to nicotine than the plasma ChE, since the IC50 for these activities were 3 and 22 mM of nicotine, respectively. Taking as a whole, these results show the low sensitivity of these enzymes to smoke and to nicotine. However, it is need to consider that all experiments were conducted with substrate concentration at levels of saturation and this is not a physiologic condition. This fact is important mainly in relation to blood AChE since the competitive component is involved in this inhibition; thus, the endogenous inhibition can occur even when this not appear in the in vitro assays. Then, according to these data, we suggest more attention as to quality of human blood utilized in the hemoterapy services in the Brazil. / Os serviços de Hemoterapia no Brasil são regulados de acordo com a RDC- 153/2004. Em geral, os fumantes apresentam HT e níveis de Hb dentro dos valores de referência para a doação de sangue. Considerando que os valores de referência estão em uma faixa muito ampla, este trabalho estudou a qualidade do sangue utilizada para a doação em relação a alguns parâmetros hematológicos e em relação à atividade das enzimas sangüíneas, PBG-sintase e colinesterase. Além disto, também se investigou a sensibilidade destas enzimas à nicotina in vitro. Este estudo pode ajudar a esclarecer o possível uso destas enzimas como biomarcadores a este agente desde que as mesmas são sensíveis a compostos oxidantes e inseticidas, respectivamente. Para os experimentos in vivo, trinta amostras de sangue foram divididas em três grupos de acordo com o hábito de fumar dos doadores: NF - não fumante, F10 fumante de 10±5 cigarros/dia e F20 - fumante de 20 ou mais cigarros/dia. Para os experimentos in vitro, somente as amostras de doadores não fumantes foram usadas. Os resultados demonstraram que os níveis de HT e de Hb do grupo F20 foram significativamente mais elevados do que os dos outros grupos. Os níveis de COHb foram significativamente mais elevados em ambos os grupos de fumantes (F10 e F20) do que no grupo controle (NF). Com relação à PBG-sintase e a colinesterase, o hábito do fumar não alterou suas atividades. O grupo F20 apresentou uma pequena diminuição na atividade de PBG-sintase e no índice de reativação. A atividade da colinesterase do grupo F20 foi mais elevada (18%) do que a dos outros grupos, mas não significativamente. Os resultados in vitro demonstraram que para a PBG-sintase, somente as concentrações maiores que 10 mM foram capazes de inibir sua atividade, e o mecanismo envolvido nesta inibição parece não estar relacionado a efeitos oxidantes, uma vez que o DTT não recuperou a atividade. A AChE sangüínea foi mais sensível a nicotina que a colinesterase plasmática, uma vez que as IC50 para suas atividades foram 3 e 22 mM de nicotina, respectivamente. Tomando os resultados em conjunto, verificou-se que estas enzimas apresentam baixa sensibilidade ao tabagismo e a nicotina. Entretanto, é necessário considerar que todos os ensaios enzimáticos foram conduzidos com concentrações saturantes de substrato, o que não é uma condição fisiológica normal. Este fato é importante principalmente com relação a AChE de sangue, desde que a inibição por nicotina envolve um componente competitivo; assim, a inibição endógena pode ocorrer mesmo sem ser aparente nos testes in vitro. Estes resultados sugerem que mais atenção deve ser dispensada quanto à qualidade do sangue utilizado nos serviços hemoterapia no Brasil.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Mercury is a toxic element that induces biochemical, neurological and behavioral changes, which can persist for a long time after the metal exposure. The contamination by mercury continues being a serious problem of public health in underdeveloped and in development countries, where mines exist for extraction of gold. There was not a treatment totally effective for the cases of exposure or intoxication by the metal. Thus, researches have been developed in the attempt of finding new alternatives for cases of intoxication by mercury. Studies have demonstrated that zinc protects against mercury toxic effects in young rats. The aim of this work was to evaluate the effects of the inorganic mercury exposure on the behavioral performance of rats during and after the exposure, and on biochemical parameters at 24 h e 21 days after the metal exposure. Still, it was investigated the possible preventive effects of zinc on mercury-induced changes. Pups were exposed from 3rd to 7th postnatal day to ZnCl2 (27 mg/kg/day, s.c.) and subsequently to HgCl2 (5 doses of 5 mg/kg/day, s.c.). The rats were submitted to behavioral tasks: negative geotaxis task (3, 5, 7, 9, 11 and 13 days old), tail immersion (13, 20 and 27 days old) and rotarod tests (25 and 30 days old), beaker test (17 to 20 days old) and open field task (30 and 31 days). The animals were daily observed from start of treatment (3 days) until 33 days old to register the number of rats that died. Litters euthanized at 13 days old (24 hours after the last dose of mercury) were used to acetylcholinesterase activity assays and metal levels determination in cerebrum and cerebellum. The animals killed at 33 days old (21 days after the end of mercury exposure) were used to analyze the cerebrum and cerebellum acetylcholinesterase activity, renal and hepatic porphobilinogen-synthase activity, hepatic and renal biochemical parameters, and to determination of metal levels in cerebrum, cerebellum, kidney, liver and blood. Results obtained after 13 days old were divided in two groups of litters that were defined at the end of experimental period (33 days old) as less sensitive rats to mercury and more sensitive rats to mercury in accordance with the recovery of body weight until 33 days old. The mercury exposure caused accumulation of this metal in all analyzed organs of all mercury treated rats. The cerebellum acetylcholinesterase activity from 13 days old rats was decreased. Besides, the mercury-animals of the more sensitive litters to mercury presented impairment in motor function and muscular strength verified in the beaker test, and reduction of the locomotor and exploratory activities in the open field task; decrease in liver and increase in kidney weights, decrease in renal porphobilinogensynthase activity, increase in urea and creatinine levels and decrease of alanine amino transferase activity. This study demonstrates that mercury-induced toxic effects persist for a long time after the end of exposure, and zinc prevents, even that partially, all the alterations induced by mercury. Still, with this work we can also conclude that there are different types of sensibility from the animals to the toxicity of mercury, which can be attributed to the individual susceptibility of each animal, since some animals were so sensitive that died before the end of the experiment; whereas others, in spite of they presented increase of the mercury content in the tissues, they were little sensitive and did not present neither biochemical nor behavioral changes. / O mercúrio é um elemento tóxico capaz de induzir alterações bioquímicas, neurológicas e comportamentais que podem persistir por muito tempo após a exposição ao metal. A contaminação por mercúrio continua sendo um sério problema de saúde pública em países subdesenvolvidos e em desenvolvimento, onde existem garimpos para extração de ouro. Não existe um tratamento totalmente eficaz para os casos de exposições ou intoxicações pelo metal. Assim, pesquisas têm sido desenvolvidas na tentativa de encontrar novas alternativas para casos de intoxicação por mercúrio. Alguns estudos têm demonstrado que o zinco protege contra a toxicidade do mercúrio em ratos jovens. O objetivo deste trabalho foi examinar os efeitos do mercúrio inorgânico sobre parâmetros comportamentais durante e após a exposição e bioquímicos 24 h e 21 dias após a exposição ao metal, e investigar os possíveis efeitos preventivos de zinco sobre as alterações induzidas por mercúrio. Os ratos foram expostos ao ZnCl2 (27 mg/kg/dia, s.c.) do 3o ao 7o dia de vida e ao HgCl2 (5 mg/kg/dia, s.c.) nos 5 dias subseqüentes. Estes animais foram submetidos às seguintes tarefas comportamentais: geotactismo negativo (3o, 5o, 7o, 9o, 11o e 13o dias de idade), imersão da cauda (13o, 20o e 27o dias de idade), locomoção forçada em cilindro giratório (25o e 30o dias de idade), teste do béquer (17o ao 20o dia de idade) e campo aberto (30o e 31o dias de idade). Os animais foram observados diariamente desde o início do tratamento (3 dias de idade) até 33 dias de idade para registrar o número de ratos mortos. Ninhadas sacrificadas aos 13 dias de idade (24 horas após a última dose de mercúrio) foram utilizadas para a dosagem da atividade da acetilcolinesterase e níveis de metais em cérebro e cerebelo. Os animais mortos aos 33 dias de idade (21 dias após o término da exposição ao mercúrio), foram utilizados para analisar a atividade da acetilcolinesterase de cérebro e cerebelo, a atividade da porfobilinogênio-sintase renal e hepática, parâmetros bioquímicos hepáticos e renais; e para a quantificação dos níveis de metais em cérebro, cerebelo, rins, fígado e sangue. Os resultados obtidos após os 13 dias de idade foram divididos em dois grupos de ninhadas que foram definidas ao final do período experimental (33 dias de idade) como ratos menos sensíveis e ratos mais sensíveis ao mercúrio, de acordo com a recuperação do peso corporal até os 33 dias de idade. A exposição ao mercúrio causou acúmulo deste metal em todos os órgãos de todos os ratos tratados com mercúrio. A atividade da acetilcolinesterase de cerebelo de ratos de 13 dias de idade foi diminuída. Além disso, os ratos mais sensíveis ao mercúrio apresentaram prejuízo na função motora e força muscular verificadas no teste do béquer e redução nas atividades locomotora e exploratória no teste do campo aberto; diminuição nos pesos de fígado e rins; diminuição da atividade de enzima porfobilinogênio-sintase renal; aumento nos níveis séricos de uréia e creatinina e diminuição da atividade da enzima alanina aminotransferase sérica. Este estudo demonstra que os efeitos tóxicos induzidos pelo mercúrio persistem por um longo tempo após o final da intoxicação, e o zinco previne, mesmo que parcialmente, todas as alterações induzidas pelo mercúrio. Ainda, com este trabalho também podemos concluir que existem diferentes tipos de sensibilidade dos animais à toxicidade do mercúrio, que pode ser atribuída à suscetibilidade individual de cada animal, pois alguns animais foram tão sensíveis que morreram antes do final do experimento. Enquanto que outros, apesar de apresentarem aumento do conteúdo de mercúrio nos tecidos, são pouco sensíveis e não apresentaram alterações bioquímicas nem comportamentais.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Delta-aminolevulinic acid dehydratase (δ-ALA-D) is an essential metalloprotein found in several biological processes, since it is able to catalyze the formation of porphobilinogen (PBG), a precursor monopyrol of tetrapyrroles (heme and chlorophyll). This enzyme is sensible to heavy metals and other pro-oxidant agents and, consequently, it has been classically used as a protein marker for lead intoxication. Both in vitro and in vivo studies has shown that the organochalcogen diphenyl diselenide [(PhSe)2] could be a promising drug due to present antioxidant, neuroprotective, anti-inflammatory, anti-atherosclerotic and other activities. Contrariwise, (PhSe)2 could also be toxic because it can inhibit the activity of important sulfhydryl enzymes, including δ-ALA-D. Regarding some experimental data, it has been speculated that mammalian δ-ALA-D inhibition can occur via the oxidation of two vicinal thiols located in it active center site. However, no molecular model had been proposed in order to explain this interaction with details. Thus, we aimed to get a further understanding about the interaction involving δ-ALA-D and diselenides using in silico molecular modeling methods, which are consisted in theoretical methods applied in to represent or mimic the behavior and interaction of ligands and enzymes from their structural and thermodynamic information. Docking simulations indicated an important role for π-π interactions involving Phe208 and cation-π interactions involving Lys199 and Arg209 residues with the aromatic ring of (PhSe)2 and analogs bis 4-(clorophenyl) diselenide, bis 4-(methoxyphenyl)diselenide and bis 3-(trifluorometil(phenyl)diselenide. These interactions allowed an approximation between Se atoms and SH of Cys124 (3.3 3.5 Å). The analogs interacted similarly with the active site of δ-ALAD. According to the quantum method MFCC (Molecular Fractionation with Conjugated Caps), interactions involving (PhSe)2 could occur up to 8.5 Å distance from the centroid of active site. Phe208, Phe79, Cys122, Cys124, Pro125, Asp120, Lys199, Lys252 and Cys132 displayed strong attraction energy to (PhSe)2. The representative molecular model is in accordance with in vitro assays and gives mechanistic support to previous speculative mechanism of inhibition. Phenyl moieties in (PhSe)2 can be strongly attracted by aromatic and positive charged residues from δ-ALA-D active site. This allows the approximation of the reactive electrophile moiety Se-Se to the nucleophile S- groups from Cys122, Cys124 and Cys132, facilitating the release of coordinated Zn(II), thiol oxidation and formation of 2 molecules of phenylselenol (PhSeH). In conclusion, the presence of aromatic moieties in (PhSe)2 and its reactive electrophile moiety Se-Se are crucial to δ-ALA-D inhibition, which leads to thiol oxidation and consequent impairment of its activity. / A enzima δ-aminolevulinato desidratase (δ-ALA-D) é uma metaloproteína essencial em vários processos biológicos, uma vez que é responsável por catalisar a formação de porfobilinogênio (PBG), um precursor dos tetrapirrólicos (heme, clorofila). Esta enzima é sensível a metais pesados e outros pró-oxidantes e, dessa forma, tem sido classicamente usada como um marcador na intoxicação por chumbo. Estudos in vitro e in vivo têm demonstrado que o organocalcogênio disseleneto de difenila [(PhSe)2] pode ser um fármaco promissor por demonstrar várias atividades biológicas, incluindo antioxidante, neuroprotetora, anti-inflamatória, anti-aterosclerótica e outras. Por outro lado, o (PhSe)2 e análogos também são tóxicos por inibir a atividade de enzimas sulfidrílicas, incluindo a δ-ALA-D. Baseados em dados experimentais, tem-se especulado que a inibição da δ-ALA-D de mamíferos pode ocorrer via oxidação de dois tióis vizinhos localizados no centro ativo da enzima. No entanto, não se tinha conhecimento de nenhum estudo baseado em modelagem molecular com o intuito de explicar esta interação de forma mais detalhada. Diante disso, objetivamos compreender essas interações a partir da modelagem molecular in silico, que consiste em métodos teóricos aplicados para representar ou mimetizar o comportamento e interação de ligantes e enzimas a partir de informações sobre os requisitos estruturais e termodinâmicos essenciais. Os estudos de docking molecular indicaram um papel importante das interações π-π envolvendo Phe208 e cátion-π envolvendo Lys199 e Arg209 e anéis aromáticos do (PhSe)2 e análogos bis 4-(clorofenil) disseleneto, bis 4-(metoxifenil) disseleneto e bis 3-[trifluorometil(fenil)] disseleneto. Estas interações permitem uma aproximação entre átomos de Se do composto e SH da Cys124 (3.3 3.5 Å). Os análogos também interagem de forma semelhante com o sítio ativo da δ-ALA-D. De acordo com o método MFCC (Fracionamento Molecular com Capas Conjugadas), foi possível observar interações envolvendo o (PhSe)2 e resíduos posicionados até uma distância de 8,5 Å do centroide do ligante. Phe79, Cys122, Cys124, Pro125, Asp120, Lys199, Lys252 e Cys132 demonstraram as maiores energia de interação (atrativa) com o (PhSe)2. O modelo molecular representado está em conformidade com ensaios in vitro e fornece informações importantes que reforçam o mecanismo de inibição especulado. Os grupos fenil do (PhSe)2 são fortemente atraídos por resíduos aromáticos e carregados positivamente presentes no sítio ativo da δ-ALA-D. Dessa forma, permite-se a aproximação da porção eletrófila Se Se ao grupos nucleófilos S dos resíduos Cys122, Cys124 e Cys132, facilitando a liberação de Zn(II), a oxidação dos tiolatos e a formação de duas moléculas de fenilselenol (PhSeH), levando a consequente inibição da atividade da enzima.

5-aminolevulinic acid (5-ALA) and derivatives thereof are widely usedprodrugs in treatment of pre-malignant skin diseases of the cancer treatmentmethod photodynamic therapy (PDT). The target molecule in 5-ALAPDTis protoporphyrin IX (PpIX), which is synthesized endogenously from5-ALA via the heme pathway in the cell. This thesis is focused on 5-ALA,which is studied in different perspectives and with a variety of computationalmethods. The structural and energetic properties of 5-ALA, itsmethyl-, ethyl- and hexyl esters, four different 5-ALA enols, and hydrated5-ALA have been investigated using Quantum Mechanical (QM) first principlesdensity functional theory (DFT) calculations. 5-ALA is found to bemore stable than its isomers and the hydrolysations of the esters are morespontaneous for longer 5-ALA ester chains than shorter. The keto-enoltautomerization mechanism of 5-ALA has been studied, and a self-catalysismechanism has been proposed to be the most probable. Molecular Dynamics(MD) simulations of a lipid bilayer have been performed to study themembrane permeability of 5-ALA and its esters. The methyl ester of 5-ALAwas found to have the highest permeability constant (PMe-5-ALA = 52.8 cm/s).The mechanism of the two heme pathway enzymes; Porphobilinogen synthase(PBGS) and Uroporphyrinogen III decarboxylase (UROD), have beenstudied by DFT calculations and QM/MM methodology. The rate-limitingstep is found to have a barrier of 19.4 kcal/mol for PBGS and 13.7kcal/mol for the first decarboxylation step in UROD. Generally, the resultsare in good agreement with experimental results available to date.