O quadro de resistência à insulina em humanos está fortemente relacionado ao acumulo de lipídeos intracelulares, a inatividade física e ao aumento de espécies reativas de oxigênio (ERO). O objetivo deste estudo foi verificar se o aumento na oferta de nutrientes incluindo glicose e ácido graxo palmítico pode alterar o potencial de membrana mitocondrial, a respiração, a produção de espécies reativas de oxigênio e a resposta a insulina em células do tecido muscular. Nossos resultados mostram que a exposição de células musculares a elevada disponibilidade de substratos resultou em diminuição do potencial de membrana mitocondrial, e aumento da respiração no estado IV e da expressão do RNAm da proteína desacopladora mitocondrial UCP-3. Mostrando a existência de um mecanismo de desacoplamento intrínseco em células do músculo esquelético ativado em situações de elevada oferta de nutrientes. Nessas condições observamos redução do acoplamento e da eficiência termodinâmica mitocondrial. Interessantemente, essa capacidade de desacoplamento parece ser perdida cronicamente como indicado pelos nossos resultados de consumo de oxigênio no período de 48h favorecendo uma menor atividade mitocondrial, aumento de EROs e redução da razão GSH/GSSG. Imagens de microscopia eletrônica em cultura primária e expressão gênica do PGC1-, um reconhecido gene regulador da biogênese mitocondrial, não demonstraram diferença entre controle e tratamento com palmitato. O ácido palmito resultou na redução da fosforilação de Akt, bem como, na captação de glicose estimulada por insulina. Nossos achados, portanto, sugerem que uma redução do acoplamento termodinâmico mitocondrial e do sistema antioxidante, juntamente com aumento do peróxido de hidrogênio, estão fortemente relacionados a redução da resposta a insulina. Deste modo, nosso estudo sugere um papel importante da mitocôndria na resposta a insulina. / The insulin resistance in human framework is strongly related to the accumulation of intracellular lipids, physical inactivity and increased reactive oxygen species (ROS). The aim of this study was to determine whether the increase in nutrient supply including glucose and palmitic fatty acid can change the mitochondrial membrane potential, respiration, production of reactive oxygen species and the insulin response in muscle tissue cells. Our results show that exposure of muscle cells to high availability of the substrate resulted in decreased mitochondrial membrane potential, in increased respiration in the state IV and mRNA expression of mitochondrial uncoupling protein UCP-3. Showing the existence of an intrinsic uncoupling mechanism of skeletal muscle cells activated in situations of high supply of nutrients. However, under these conditions we observed a reduction of the coupling and mitochondrial thermodynamic efficiency. Interestingly, this decoupling capacity was chronically lost as indicated by our results in the 48 hours period favoring a lower mitochondrial activity, increase of ROS and reduced GSH / GSSG ratio. Images from electron microscopy and gene expression of PGC1-, a recognized regulatory gene of mitochondrial biogenesis, showed no difference between control and treatment with palmitate. The palm acid resulted in reduced phosphorylation of Akt, as well as glucose uptake stimulated by insulin. Our findings thus suggest that a reduction in mitochondrial antioxidant and thermodynamic coupling system, along with increase in the hydrogen peroxide, are closely related to reducing insulin response. Thus, our findings suggest a role of mitochondria in insulin response.

O quadro de resistência à insulina em humanos está fortemente relacionado ao acumulo de lipídeos intracelulares, a inatividade física e ao aumento de espécies reativas de oxigênio (ERO). O objetivo deste estudo foi verificar se o aumento na oferta de nutrientes incluindo glicose e ácido graxo palmítico pode alterar o potencial de membrana mitocondrial, a respiração, a produção de espécies reativas de oxigênio e a resposta a insulina em células do tecido muscular. Nossos resultados mostram que a exposição de células musculares a elevada disponibilidade de substratos resultou em diminuição do potencial de membrana mitocondrial, e aumento da respiração no estado IV e da expressão do RNAm da proteína desacopladora mitocondrial UCP-3. Mostrando a existência de um mecanismo de desacoplamento intrínseco em células do músculo esquelético ativado em situações de elevada oferta de nutrientes. Nessas condições observamos redução do acoplamento e da eficiência termodinâmica mitocondrial. Interessantemente, essa capacidade de desacoplamento parece ser perdida cronicamente como indicado pelos nossos resultados de consumo de oxigênio no período de 48h favorecendo uma menor atividade mitocondrial, aumento de EROs e redução da razão GSH/GSSG. Imagens de microscopia eletrônica em cultura primária e expressão gênica do PGC1-, um reconhecido gene regulador da biogênese mitocondrial, não demonstraram diferença entre controle e tratamento com palmitato. O ácido palmito resultou na redução da fosforilação de Akt, bem como, na captação de glicose estimulada por insulina. Nossos achados, portanto, sugerem que uma redução do acoplamento termodinâmico mitocondrial e do sistema antioxidante, juntamente com aumento do peróxido de hidrogênio, estão fortemente relacionados a redução da resposta a insulina. Deste modo, nosso estudo sugere um papel importante da mitocôndria na resposta a insulina. / The insulin resistance in human framework is strongly related to the accumulation of intracellular lipids, physical inactivity and increased reactive oxygen species (ROS). The aim of this study was to determine whether the increase in nutrient supply including glucose and palmitic fatty acid can change the mitochondrial membrane potential, respiration, production of reactive oxygen species and the insulin response in muscle tissue cells. Our results show that exposure of muscle cells to high availability of the substrate resulted in decreased mitochondrial membrane potential, in increased respiration in the state IV and mRNA expression of mitochondrial uncoupling protein UCP-3. Showing the existence of an intrinsic uncoupling mechanism of skeletal muscle cells activated in situations of high supply of nutrients. However, under these conditions we observed a reduction of the coupling and mitochondrial thermodynamic efficiency. Interestingly, this decoupling capacity was chronically lost as indicated by our results in the 48 hours period favoring a lower mitochondrial activity, increase of ROS and reduced GSH / GSSG ratio. Images from electron microscopy and gene expression of PGC1-, a recognized regulatory gene of mitochondrial biogenesis, showed no difference between control and treatment with palmitate. The palm acid resulted in reduced phosphorylation of Akt, as well as glucose uptake stimulated by insulin. Our findings thus suggest that a reduction in mitochondrial antioxidant and thermodynamic coupling system, along with increase in the hydrogen peroxide, are closely related to reducing insulin response. Thus, our findings suggest a role of mitochondria in insulin response.

Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2017-02-17T19:43:31Z No. of bitstreams: 1 LucianaMariaAraujoRabelo_TESE.pdf: 3802625 bytes, checksum: 997bf48b7638b7c1490b5a664ca3194e (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2017-02-20T18:59:27Z (GMT) No. of bitstreams: 1 LucianaMariaAraujoRabelo_TESE.pdf: 3802625 bytes, checksum: 997bf48b7638b7c1490b5a664ca3194e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-20T18:59:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 LucianaMariaAraujoRabelo_TESE.pdf: 3802625 bytes, checksum: 997bf48b7638b7c1490b5a664ca3194e (MD5) Previous issue date: 2016-10-25 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico (CNPq) / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior (CAPES) / O c?ncer ? um termo utilizado para representar um conjunto de mais de 200 patologias, incluindo tumores malignos de diferentes localiza??es. V?rios s?o os mecanismos que contribuem para a carcinog?nese: sinal proliferativo sustentado, desregula??o da energia celular, evas?o a apoptose, indu??o a angiog?nese, replica??o ilimitada, entre outros. Dentre os principais tipos de c?ncer existentes, o c?ncer de pele se destaca: surge nos melan?citos e ? o mais frequente no Brasil, correspondendo a 30% de todos os tumores malignos registrados no Pa?s. Melanomas em est?gio inicial podem, na maioria das vezes, ser tratados apenas com cirurgia, por?m os c?nceres mais avan?ados requerem outros tratamentos. Neste trabalho, um inibidor de tripsina do tipo Kunitz foi purificado de sementes da leguminosa Mimosa regnellii Benth (ITJ), parcialmente caracterizado e avaliado quanto sua toxicidade frente a linhagens de c?lulas tumorais, atuando especificamente com um IC50 de 0,65 ?M em linhagem celular B16-F10, n?o apresentando toxicidade frente a linhagens de c?lulas n?o transformadas. Sua capacidade de induzir morte celular pela via de apoptose em c?lulas de melanoma de camundongo B16-F10 tamb?m foi avaliada, atrav?s de citometria de fluxo com os marcadores Anexina V-FITC/PI, induzindo cerca de 45% das c?lulas a apoptose. Al?m disso, o inibidor tamb?m foi avaliado quanto a sua capacidade de: alterar o potencial de membrana mitocondrial, visualizado por experimentos em citometria de fluxo utilizando a sonda Rodamina123 e microscopia confocal com o marcador Mitotracker Red, onde foi capaz de alterar de forma significativa o ??m; Liberar esp?cies reativas de oxig?nio e nitrog?nio, atrav?s de sondas espec?ficas visualizadas por t?cnicas de microscopia, causando libera??o de ROS na concentra??o de IC50, por?m n?o influenciando libera??o de ERNs; Liberar c?lcio citos?lico, evento que influencia na ativa??o de apoptose, com efeito significativo em c?lulas B16-f10; Inibir atividade angiog?nica de c?lulas endoteliais de coelho, atrav?s de experimentos de inibi??o de forma??o de novos vasos em matrigel, an?lise da express?o de VEGF por t?cnicas de western Blotting e redu??o da express?o de IL-6 analisado por microscopia confocal; Inibir o processo de migra??o celular em ensaio de indu??o de ferimento e an?lise em microscopia e, por fim, a alterar a morfologia celular de B16-F10, analisada por incuba??o com anticorpos espec?ficos para componentes da matriz extracelular e filamentos intermedi?rios das c?lulas de melanoma, realizados em microscopia de fluoresc?ncia. Todos esses resultados reunidos favorecem a proposi??o de um poss?vel mecanismo de a??o de ITJ na indu??o de morte celular por apoptose em c?lulas B16-F10, onde o inibidor atuaria inicialmente aumentando os n?veis de c?lcio citos?lico e ROS, alterando posteriormente a express?o de p53 em 36h de incuba??o, que agiriam alterando o metabolismo mitocondrial, ativando vias de apoptose dependentes da participa??o de caspases; ITJ tamb?m atuaria inibindo processos migrat?rios at? 18 horas de exposi??o, al?m de influenciar de forma tardia na inibi??o do processo angiog?nico in vitro. Estes resultados sugerem que ITJ apresenta potencial para ser utilizado como f?rmaco em tratamento adjuvante contra melanomas, devido a sua especificidade e baixa dosagem quando comparado a outras mol?culas bioativas. / Cancer is a term used to represent a set of more than 200 diseases, including malignant tumors of different localizations. There are several mechanisms that contribute to carcinogenesis: sustained proliferative signals, deregulation of cellular energy, evasion of apoptosis, angiogenesis induction and unlimited replication, among others. Among the main types of cancer, skin cancer stands out: arises in melanocytes and is the most common in Brazil, accounting for 30% of all malignant tumors registered in the country melanomas at an early stage can, in most cases,. It is treated with surgery, but the most advanced cancers require other treatments. In this work a Kunitz-type trypsin inhibitor was purified from Mimosa regnellii Benth (ITJ) legume seeds, partially characterized and evaluated for their toxicity front tumor cell lines, specifically acting with an IC50 of 0.65 ?M in B16-F10 cell line, showing no toxicity compared to non-transformed cell lines. Its ability to induce cell death by apoptosis pathway in mouse B16-F10 melanoma cells was evaluated by flow cytometry with Annexin V-FITC / PI markers, inducing about 45% apoptosis of cells. In addition, the inhibitor was also evaluated for their ability to: change the mitochondrial membrane potential, visualized by flow cytometry experiments using Rhodamine123 probe and confocal microscopy with Mitotracker Red marker, which was able to significantly change the ??m; Release of ROS and RNs through specific probes visualized by microscopy techniques, causing release of ROS in the concentration of IC50, but not influencing release RNS; Liberation of cytosolic calcium, an event that influences the apoptosis activation, with significant effect on B16-F10 cells; Inhibition of angiogenic activity on rabbit endothelial cells through experiments of inhibition of new vessel formation in Matrigel, analysis of VEGF expression by western blotting techniques and reduction of IL-6 expression analyzed by confocal microscopy; Inhibition of cell migration process in wound induction assay and microscopy analysis and, finally, to alter the cellular morphology of B16-F10 analyzed by incubation with specific antibodies to extracellular matrix components and intermediate filaments of melanoma cells, conducted in fluorescence microscopy. All these combined results favor the proposal of a possible ITJ action mechanism in the induction of cell death by apoptosis in B16-F10 cells, where the inhibitor initially act by altering the p53 expression in 36h of incubation, increasing calcium cytosolic levels and ROS, which would act changing the mitochondrial metabolism, activating dependent apoptosis pathways of caspase participation; ITJ also act by inhibiting migration processes up to 18 hours of exposure, as well as influence belatedly in inhibiting the angiogenic process in vitro. These results suggest that ITJ has the potential to be used as a drug adjuvant treatment for melanomas, due to their specificity and low-dose when compared to other bioactive molecules.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Mycotoxins are secondary metabolites, produced by fungi species of the genus Aspergillus, Fusarium, Penicillium and Claviceps. The high incidence of toxicity is by ingestion of contaminated plant products and by consuming products derived from food. Among the 400 different mycotoxins; there are the fumonisins, especially fumonisin B1 (FB1), which corresponds to about 70% of total fumonisins. It has been demonstrated that toxicity of this mycotoxin may be related to toxic effects on the central nervous system, engaging in inflammatory processes and seizures. The mechanism of toxicity of fumonisins is related to the metabolism of sphingolipids in which the breakdown of these sphingolipids complexes and accumulation of sphingoid bases alter important cellular functions, favoring oxidative stress, inhibition of protein secondary and excitotoxicity. Thus, this work tried to investigate whether FB1 is able to enhance the inductive effect of the model of pentylenetetrazole (PTZ) seizures. We also evaluated the mechanism of action responsible for this effect, in order to study strategies that make it possible to prevent or minimize their toxic effects. So, C57BL/6 mice were exposed to FB1 (8 mg/kg i.p.) or vehicle (1.6% DMSO + 0.9% NaCl i.p.) and elapsed 30 minutes were injected with PTZ (30 mg/kg i.p.) or vehicle (0,9% NaCl i.p.). Behind 15 minutes observation, mice were euthanized and cerebral cortex and hippocampus were collected for analysis of Na+, K+-ATPase activity, membrane potential and mitochondrial complex I and II activities. FB1 reduced latency for myoclonic jerks and increased myoclonus number. Even, Na+, K+-ATPase total activity as well as subunit �1of this enzyme were increased in cerebral cortex of animals treated with FB1, but in hippocampus it was reduced. FB1 elevated mitochondrial membrane potential in cerebral cortex however mitochondrial complex I and II activity weren t changed in both structures with this treatment. PTZ was able to enhance Na+, K+-ATPase �2/�3 subunit activity in hippocampus. Thus, we showed that FB1 induces neurotoxicity, since this mycotoxin FB1 facilitates seizures induced by PTZ, altered mitochondrial membrane potential and the enzyme Na+, K+ - ATPase activity, which are possibly mediating the mechanism of toxicity. / As micotoxinas são metabólitos secundários, produzidas por espécies de fungos dos gêneros Aspergillus, Fusarium, Claviceps e Penicillium. Geralmente as intoxicações se dão pela ingestão de produtos vegetais contaminados, bem como pelo consumo de alimentos derivados. Dentre os 400 diferentes tipos de micotoxinas, destacam-se as fumonisinas, em especial a fumonisina B1 (FB1) que corresponde a cerca de 70% das fumonisinas totais. Tem sido demonstrado que a toxicidade desta micotoxina pode estar relacionada com efeitos tóxicos no sistema nervoso central, envolvendo-se em processos inflamatórios e crises convulsivas. O mecanismo de toxicidade das fumonisinas está relacionado ao metabolismo dos esfingolipídios no qual o esgotamento desses esfingolipídios complexos e o acúmulo das bases esfingóides alteram funções celulares importantes, favorecendo estresse oxidativo, a inibição secundária de proteínas e excitotoxicidade. Deste modo, este estudo investigou se a FB1 é capaz de facilitar o efeito indutor de convulsões do modelo do pentilenotetrazol (PTZ). Avaliamos também o mecanismo de ação responsável por tal efeito, a fim de estudar estratégias que tornem possível a prevenção ou minimização dos seus efeitos tóxicos. Assim, camundongos machos C57BL/6 foram expostos a FB1 (8 mg/kg i.p.) ou veículo (1,6% DMSO + 0,9% NaCl i.p.) e após 30 minutos injetados com PTZ (30 mg/kg i.p.) ou veículo (0,9% NaCl i.p.). Após 15 minutos de observação, os camundongos foram eutanasiados e o córtex cerebral e o hipocampo foram coletados para a análise das enzimas Na+, K+-ATPase e o potencial de membrana mitocondrial e as atividades dos complexos I e II mitocondriais. A FB1 reduziu a latência para mioclonias e aumentou o número de mioclonias. Da mesma forma, a atividade total e da subunidade �1 da Na+, K+-ATPase foi aumentada no córtex cerebral de animais tratados com FB1, mas no hipocampo foi reduzida. A FB1 elevou o potencial de membrana mitocondrial no córtex cerebral, porém a atividade dos complexos I e II da cadeia respiratória não foram alteradas em ambas estruturas com este tratamento. O PTZ foi capaz de aumentar a subunidade �2/�3 da Na+, K+-ATPase no hipocampo. Assim, mostramos que a FB1 induz a neurotoxidade, pois esta micotoxina facilitou as convulsões induzidas por PTZ, alterou o potencial de membrana mitocondrial e a atividade da enzima Na+, K+-ATPase, que possivelmente estão mediando o mecanismo da toxicidade.

Orientador: Tereza Cristina Cardoso / Coorientadora: Katia Denise Saraica Bresciani / Banca: Roberto Gameiro de Carvalho / Banca: Ana Carolina Borsanelli / Banca: Andréa Fontes Garcia / Banca: Jamila Cristina Baptistella / Resumo: O Brasil é o segundo maior produtor mundial de carne bovina. Entretanto diversas patologias podem acometer o rebanho bovino e causar significativas perdas econômicas. Diante deste cenário, a infecção por Herpesvirus bovino 5 (BHV5) possui grande importância epidemiológica neste setor, sendo o BHV5 conhecido pelo desenvolvimento de meningoencefalite. Esse vírus possui como características a rápida replicação lítica em cultura de células e a capacidade de estabelecer latência nos gânglios sensoriais do hospedeiro. Assim, essa cepa viral está relacionada à habilidade do BHV5 de invadir, replicar-se no sistema nervoso central (SNC) e causar enfermidade neurológica. É de conhecimento científico que infecções virais estimulam ou inibem a resposta imunológica com objetivo de impedir a replicação e disseminação viral. Entretanto, pouco se sabe sobre o desenvolvimento da resposta imunológica do BHV5 no curso da infecção aguda ou latente. Assim, muitos conceitos sobre a patogênese do BHV5 acabam sendo extrapolados do Herpesvirus bovino 1 (BHV1). Diante deste contexto, faz-se necessário a busca pelo conhecimento da relação entre os vírus e as células de defesa do hospedeiro. Esses achados irão contribuir para um melhor entendimento da patogênese da doença, bem como para o possível desenvolvimento de vacinas mais específicas e eficazes. / Abstract: Brazil is the second largest producer of beef in the world. However several pathologies can affect the bovine herd and cause significant economic losses. In view of this scenario, bovine herpesvirus 5 infection (BHV5) is of great epidemiological importance in this sector, and BHV5 is known for the development of meningoencephalitis. This virus is characterized by rapid lytic replication in cell culture and the ability to establish latency in host sensory ganglia. Thus, this viral strain is related to the ability of BHV5 to invade, replicate in the central nervous system (CNS) and cause neurological disease. It is scientifically known that viral infections stimulate or inhibit the immune response in order to prevent viral replication and dissemination. However little is known about the development of the BHV5 immune response in the course of acute or latent infection. Thus, many concepts about the pathogenesis of BHV5 end up being extrapolated from bovine herpesvirus 1 (BHV1). In this context, it is necessary to search for knowledge about the relationship between viruses and host defense cells. These findings will contribute to a better understanding of the pathogenesis of the disease, as well as to the development of more specific and effective vaccines. / Doutor