Submitted by MARCIA ROVADOSCHI (marciar@unifra.br) on 2018-08-21T13:45:26Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_AlineGurskiBolzan.pdf: 1346835 bytes, checksum: dcfb6fbe9cb4f025fb74a266679ecdaf (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-21T13:45:26Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_AlineGurskiBolzan.pdf: 1346835 bytes, checksum: dcfb6fbe9cb4f025fb74a266679ecdaf (MD5) Previous issue date: 2018-02-19 / Introduction: Metabolic syndrome (MS) is a risk factor for the development of several comorbidities, such as atherosclerosis, diabetes mellitus, dyslipidemia, non-alcoholic hepatic steatosis, hypertension, insulin resistance, among others. Endothelial dysfunction, insulin resistance, dyslipidemia and abdominal obesity are events that may be associated with oxidative stress. This study aims to determine the relationship of MS with oxidative stress in elderly women. Methodology: This is a cross-sectional study of 79 elderly women. Blood samples were collected for the laboratory dosages of oxidative stress markers and biochemical tests related to MS. In addition, it was performed the anthropometric evaluation (weight, height, waist circumference) of the elderly women. Two articles were carried out, one relating MS to oxidative stress and the other relating nutritional status to oxidative stress. MS was classified using the criteria proposed by the National Cholesterol Education Program Adult Treatment Panel III (NCEP / ATPIII) and the nutritional status of the elderly women was classified according to Lipschitz. Oxidative damage was evaluated through the analysis of malondialdehyde (MDA) and dosages of antioxidant catalase (CAT) and glutathione (GSH) activity. Descriptive data analysis was performed using absolute and relative frequency measurements, central tendency (mean) and dispersion (standard deviation). The comparison between the means of the groups with and without MS, was evaluated by independent Student's t test and the correlations between the variables and the oxidative stress were evaluated through the Pearson correlation. These analyzes were conducted in the Statistical Package for Social Sciences (SPSS) software for Windowns version 22. p <0.05 was considered significant. Results: The mean age of the total participants was 70.3 (dp ± 8.2) years. In article 1, in which oxidative stress was associated with MS, we found a prevalence of 45.6% (n = 36) of MS. MDA levels were significantly higher in elderly women with MS and GSH levels were positively correlated with CAT activity and negatively correlated with diastolic blood pressure (DBP) in the elderly women with MS. In the elderly without MS, GSH correlated positively with body mass index (BMI) and abdominal circumference (WC) and CAT activity was positively correlated with age. MDA levels were negatively correlated with systolic blood 7 pressure (SBP). In article 2, which correlated nutritional status to oxidative stress, 57% (n = 45) of the elderly women were overweight. We found no significant difference in oxidative stress markers between the groups under study. The Pearson correlation test revealed a positive correlation between GSH levels and CAT activity and a negative correlation between GSH levels and mean DBP values. Conclusion: Our findings suggest that MS is linked to oxidative stress, demonstrated by statistically higher levels of MDA in elderly women with MS and negative correlation between GSH activity and DBP. However, overweight was not related to oxidative stress. Previous studies with the elderly are controversial, since some studies demonstrate relationship between overweight and levels of biomarkers of lipid oxidation and others not. / Introdução: A síndrome metabólica (SM) é fator de risco para o desenvolvimento de diversas comorbidades, como aterosclerose, diabetes mellitus, dislipidemia, esteato hepatite não alcoólica, hipertensão arterial, resistência à insulina, entre outras. A disfunção endotelial, resistência insulínica, dislipidemia e obesidade abdominal são eventos que podem estar associados ao estresse oxidativo. Este estudo teve o objetivo de determinar a relação da SM com o estresse oxidativo em mulheres idosas. Metodologia: Trata-se de um estudo transversal, constituído por 79 mulheres idosas. Coletaram-se amostras sanguíneas para as dosagens laboratoriais dos marcadores de estresse oxidativo e exames bioquímicos relacionados à SM. Além disso, foi realizada a avaliação antropométrica (peso, altura, circunferência abdominal) das idosas. Foram realizados dois artigos, um relacionando a SM com o estresse oxidativo e outro relacionando o estado nutricional com o estresse oxidativo. A SM foi classificada usando o critério proposto pelo National Cholesterol Education Programme Adult Treatment Panel III (NCEP/ATPIII) e o estado nutricional das idosas foi classificado segundo Lipschitz. O dano oxidativo foi avaliado através da análise da malondialdeído (MDA) e dosagens da atividade da defesa antioxidante catalase (CAT) e glutationa (GSH). A análise descritiva dos dados foi realizada através de medidas de frequência absoluta e relativa, tendência central (média) e dispersão (desvio-padrão). A comparação entre as médias dos grupos com e sem SM, foram avaliadas por teste t de Student independente e as correlações entre as variáveis e o estresse oxidativo foi avaliado através da correlação de Pearson. Estas análises foram conduzidas no software Statistical Package for the Social Sciences (SPSS) para Windowns versão 22. Considerou-se p<0,05 como significante. Resultados: A média de idade da amostra total foi de 70,3 (dp±8,2) anos. No artigo 1, no qual foi relacionado o estresse oxidativo com a SM, encontramos prevalência de 45,6% (n=36) de SM. Os níveis de MDA foram significativamente maiores nas idosas com SM e os níveis de GSH foram positivamente correlacionados com a atividade da CAT e negativamente correlacionados com a pressão arterial diastólica (PAD) nas idosas com SM. Já nas idosas sem SM, o GSH correlacionou-se positivamente com o IMC e Circunferência abdominal (CA) e a atividade da CAT correlacionou-se positivamente com a 5 idade. Níveis de MDA foram negativamente correlacionados com a pressão arterial sistólica (PAS). No artigo 2, que correlacionou o estado nutricional com o estresse oxidativo, 57% (n=45) das idosas tinham sobrepeso. Não encontramos diferença significativa nos marcadores de estresse oxidativo entre os grupos em estudo. O teste de correlação de Pearson revelou uma correlação positiva entre os níveis de GSH e a atividade da CAT e um correlação negativa entre os níveis de GSH e os valores médios de PAD. Conclusão: Nossos achados sugerem que a SM está vinculada ao estresse oxidativo, demostrado pelos níveis de MDA estatisticamente mais elevados nas idosas com SM e correlação negativa entre a atividade da GSH e a PAD. Já o sobrepeso não foi relacionado com o estresse oxidativo. Estudos anteriores com idosos são controversos, visto que alguns estudos demonstram relação entre o excesso de peso e níveis de biomarcadores da oxidação de lipídios e outros não.

Glutamatergic receptors are targets for many L-glutamate structure analogues, which cause neurotoxicity. This study investigated the actions of two dicarboxylic compounds, the first had cyclic framework and rigid structure, and the other had an acyclic framework and flexible structure, on the glutamatergic neurotransmission, oxidative damage and behavior in mice. The first compound evaluated was D,L-cis-2,3-pyrrolidine dicarboxylate (D,L-cis-2,3-PDC), a new glutamate analogue. D,L-cis-2,3-PDC reduced sodium-independent [3H]-L-glutamate binding by 50% in lysed membrane preparations and had no effect on sodium-dependent glutamate binding. Intracerebroventricular administration (ICV) of D,L-cis-2,3-PDC (7.5 - 25 nmol/ 5μl) induced dose-dependent tonic-clonic convulsions. The co-administration of MK-801 (7 nmol/ 2.5 μl; ICV), a noncompetitive NMDA receptor antagonist, with D,L-cis-2,3-PDC (16.5 nmol/ 2.5 μl; ICV) fully protected the animals against D,L-cis-2,3-PDC-induced convulsions, while the co-administration of DNQX (10 nmol/ 2.5 μl; ICV), a AMPA and KA receptors antagonist, increased the latency to convulsion and did not alter the percentage of animals that had convulsions. These results suggest that D,L-cis-2,3-PDC-induced effects are mediated predominantly by NMDA receptors activation. The second compound studied was succinate, the accumulating substrate in succinate dehydrogenase (SDH) deficiencies and SDH inhibitor intoxication. Adult male mice received an ICV injection of succinate (0.7, 1.0 and 1.7 μmol/ 5 μl) or 0.9% NaCl (5 μl) and had their exploratory behavior assessed in an open field for 10 min. Succinate (0.7 and 1.0 μmol/ 5 μl) decreased locomotor activity behavior and increased thiobarbituric acid reactive substances (TBARS) and protein carbonylation in the forebrain. Conversely, 1.7 μmol of succinate did not alter locomotor activity or oxidative damage parameters. The involvement of NMDA receptors in the succinate-induced increase of total protein carbonylation content and exploratory behavior inhibition was assessed by co-administrating MK-801 (7 nmol/ 2.5 μl, ICV) with succinate (1 μmol/ 2.5 μl, ICV). The co-administration of MK-801 protected against succinate-induced increase of total protein carbonylation and decrease of locomotor activity. These results suggest the involvement of NMDA receptors in these effects of succinate, which may of particular relevance for succinate-accumulating conditions, such as SDH inhibitors intoxication and inherited SDH deficiencies. / Os receptores glutamatérgicos são alvos da ação de muitas neurotoxinas análogas ao L-glutamato. Neste estudo foram investigadas as ações de dois compostos dicarboxílicos, um de cadeia cíclica e estrutura rígida e o outro de cadeia acíclica e estrutura flexível, sobre a neurotransmissão glutamatérgica, dano oxidativo e comportamento em roedores. No primeiro trabalho foi investigado se o D,L-cis-2,3-dicarboxilato de pirrolidina (D,L-cis-2,3-PDC) altera a ligação de [3H]-L-glutamato em membranas plasmáticas de córtex de ratos adultos e se os receptores N-metil-D-aspartato (NMDA) estão envolvidos nas convulsões induzidas por este composto. O D,L-cis-2,3-PDC reduziu a ligação de [3H]-L-glutamato Na+-independente em 50% nas preparações de membranas rompidas e não apresentou efeito sobre a ligação de [3H]-L-glutamato Na+-dependente. A administração intracerebroventricular (ICV) de D,L-cis-2,3-PDC (7,5; 25 nmol/ 5 μl) induziu convulsões generalizadas do tipo tônico-clônica nos camundongos, de uma maneira dose-dependente. A co-administração de MK-801 (7 nmol/ 2,5 μl; ICV), um antagonista não-competitivo dos receptores NMDA, com D,L-cis-2,3-PDC (16,5 nmol/ 2,5 μl; ICV), protegeu totalmente os animais das convulsões induzidas por D,L-cis-2,3-PDC, enquanto que a co-administração de DNQX (10 nmol/ 2,5 μl; ICV), um antagonista dos receptores AMPA e KA, aumentou a latência das convulsões, mas não alterou a percentagem de animais que tiveram convulsões. Estes resultados sugerem que os efeitos induzidos por D,L-cis-2,3-PDC são mediados principalmente pela ativação dos receptores NMDA. No segundo estudo, foi investigado se o sucinato, substrato que se acumula nas deficiências da enzima sucinato desidrogenase (SDH) e nas intoxicações por inibidores da SDH, causa lipoperoxidação e carbonilação protéica, e se os receptores NMDA estão envolvidos no dano oxidativo induzido por sucinato. Camundongos machos adultos receberam uma injeção ICV de sucinato (0,7; 1,0; 1,7 μmol/ 5 μl) ou 0,9 % de NaCl (5 μl) e seu comportamento foi analisado em um campo aberto por 10 minutos. Sucinato (0,7; 1,0 μmol/ 5 μl) diminuiu a atividade locomotora e aumentou as substâncias que reagem ao ácido tiobarbitúrico (TBARS) e carbonilação protéica no cérebro. Por outro lado, 1,7 μmol de sucinato não alterou a atividade locomotora ou os parâmetros de dano oxidativo. O envolvimento dos receptores NMDA no aumento induzido por sucinato do conteúdo de carbonilação protéica e da inibição do comportamento exploratório foi avaliado pela co-administração de MK-801 (7nmol/ 2,5 μl, ICV) com sucinato (1 μmol/ 2,5 μl, ICV). A co-administração de MK801 protegeu contra o aumento induzido por sucinato da carbonilação protéica e na diminuição da atividade locomotora. Esses resultados sugerem o envolvimento dos receptores NMDA nesses efeitos do sucinato, os quais são de grande relevância nas condições em que acumula sucinato, tais como as intoxicações com inibidores da SDH e deficiências dessa enzima causadas por erros inatos do metabolismo.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Glutaric acidemia type I (GA-I) is an inborn error of metabolism (EIM) biochemically characterized by the main accumulation of glutaric acid (GA) and 3- hydroxyglutaric acid (3-OH-GA), and pathologically by a characteristic striatal degeneration. Due the absence of effective therapeutic strategies for this acidemia, several studies have investigated new therapies, since that one in three children subject to current treatments show striatal degeneration. In this context, the present work aimed in the first part, to investigate the effects of acute treatment with creatine (Cr), an endogenous compound guanidine which has shown neuroprotective effects in a variety of experimental models of neurodegenerative diseases and also in organic acidemias, on the GA-induced behavioral and neurochemical changes in vivo. Our results demonstrated that acute administration of Cr prevented the GA-induced behavioral and electrographic seizures, the carbonyl protein content increased and the Na+,K+-ATPase enzyme activity reduction in rats. Moreover, the Cr also protected the GA-induced sinaptossomal L-[3H]glutamate uptake reduction in vitro. As was observed in this first part, that the GA in a low concentration (10 nM) was able to reduce the L-[3H]glutamate uptake in striatal sinaptossomas of rats, and since that responsible mechanisms for striatal degeneration observed in patients are still poorly understood, we decided to evaluate in a second step, a primary action mechanism for the neurotoxic effects this low concentration of GA, which possibly may be present at the beginning of GA-I. We find that the GA reduced the L-[3H]glutamate uptake and increased the reactive species (ER) formation in sinaptossomas the striatum of rats in all times tested. Furthermore, we observed for the first time that the GA reduced the efficacy (VMax), but not the affinity (KD) of L-[3H]glutamate uptake in striatal sinaptossomas, suggesting a non-competitive inhibition. The addition of both the L-trans-pyrrolidine-2,4-dicarboxylate (PDC), a glutamate transporters inhibitor, with the GA did not alter the inhibitory effect on the of L-[3H]glutamate uptake induced by organic acid, indicating the involvement of glutamate transporters in the GA-induced uptake reduction. Since the glutamate transporters activity can be inhibited by oxidation, we show that although the antioxidant trolox protects against GA-induced ER formation increase, it did not protect against GA-induced glutamate uptake reduction in the synaptosomes of cerebral structure studied, suggesting that ER formation may be a late event in the neurotoxicity observed in GA-I. Moreover, we can not exclude the possibility that the GA may also directly stimulate the glutamate receptors, since the GA-induced ER formation was reduced by the non-NMDA glutamate receptor antagonist, the CNQX, but not by MK-801, suggesting that these receptors contributed, at least partly, to the GA-induced oxidative stress. Also determined GA, in this low concentration, did not show oxidant activity per se. Therefore, from results in this study it was observed the protective effect of Cr administration in the deleterious actions caused by the GA. Furthermore, we show for the first time that a GA low concentration cause primary excitotoxicity, and oxidative stress in brain structure predominantly affected in this disease. Therefore, we believe that this work may help explain the genesis of GA-I, as well as the development of effective adjuvant therapeutic strategies in the treatment this acidemia. / A acidemia glutárica tipo I (GA-I) é um erro inato do metabolismo (EIM) caracterizada bioquimicamente pelo acúmulo principal de ácido glutárico (GA) e ácido 3-hidroxiglutárico (3-OH-GA), e patologicamente por uma característica degeneração estriatal. Devido à escassez de medidas terapêuticas efetivas para essa acidemia, vários estudos têm investigado novas terapias, já que uma em cada três crianças submetidas aos atuais tratamentos sofre degeneração estriatal. Nesse contexto, o presente trabalho teve por objetivo em sua primeira parte, investigar os efeitos do tratamento agudo com creatina (Cr), um composto guanidínico endógeno que tem mostrado efeitos neuroprotetores em uma variedade de modelos experimentais de doenças neurodegenerativas e também em acidemias orgânicas, sobre as alterações comportamentais e neuroquímicas induzidas pelo GA in vivo. Nossos resultados demonstraram que a administração aguda de Cr preveniu as convulsões comportamentais e eletrográficas, o aumento do conteúdo de proteína carbonil e a redução da atividade da enzima Na+,K+-ATPase induzidos pelo GA em ratos. Além disso, a Cr também protegeu da redução da captação de L-[3H]glutamato sinaptossomal induzida pelo GA in vitro. Como foi observado nesta primeira parte, que o GA em uma baixa concentração (10 nM) foi capaz de reduzir a captação de L-[3H]glutamato em sinaptossomas estriatais de ratos, e desde que os mecanismos responsáveis pela degeneração estriatal observada nos pacientes glutaricoacidêmicos ainda não estão bem esclarecidos, decidimos avaliar em uma segunda etapa, um provável mecanismo de ação primário para os efeitos neurotóxicos desta baixa concentração de GA, que possivelmente pode estar presente no início da GA-I. Verificamos que o GA reduziu a captação de L-[3H]glutamato e aumentou a formação de espécies reativas (ER) em sinaptossomas de estriado de ratos em todos os tempos testados. Além disso, observamos pela primeira vez que o GA reduziu a eficácia (VMax), mas não a afinidade (KD) da captação de L-[3H]glutamato em sinaptossomas estriatais, sugerindo uma inibição do tipo não competitiva. A adição simultânea do L-trans-pirrolidina-2,4-dicarboxilato (PDC), um inibidor dos transportadores de glutamato, com o GA não alterou o efeito inibitório sobre a captação de L-[3H]glutamato induzido pelo ácido orgânico, indicando a participação dos transportadores de glutamato na redução da captação desse neurotransmissor induzida pelo GA. Desde que a atividade dos transportadores de glutamato pode ser inibida por oxidação, evidenciamos que embora o antioxidante trolox proteja do aumento da formação de ER induzidas pelo GA, ele não protege da redução da captação de L-[3H]glutamato induzida por este ácido orgânico em sinaptossomas de estriado. Estes achados sugerem que a formação de ER pode ser um evento tardio na neurotoxicidade observada na GA-I. Além disso, não podemos excluir a possibilidade de que o GA também possa estimular diretamente os receptores de glutamato, desde que a formação de ER induzidas pelo GA foi atenuada pelo antagonista de receptor de glutamato não-NMDA, o CNQX, mas não pelo MK-801 e o GA, nessa baixa concentração, não apresentou atividade oxidante per se. Portanto, os resultados apresentados no presente estudo demonstram que a administração previa de creatina protege das ações deletérias ocasionadas pelo GA. Além disso, evidenciamos, pela primeira vez, que uma baixa concentração de GA causa ações excitotóxicas primárias, bem como, estresse oxidativo na estrutura cerebral predominantemente afetada nesta doença. Assim, acreditamos que este trabalho possa auxiliar na elucidação da gênese da GA-I, bem como no desenvolvimento de estratégias terapêuticas adjuvantes eficazes no tratamento desta acidemia.

The production of reactive oxygen species (ROS) and reactive nitrogen species (RNS) is a metabolic situation, observed in different physiological conditions. When their production is exacerbated, there is an efficient antioxidant system able to control and re-install the homeostasis. Oxidative stress results from an acute and chronic imbalance between the production of ROS and antioxidant capacities of living cells and organisms. In the present case, the release of bursts of ROS and RNS by individual macrophages RAW 264.7 was investigated, in real time, in absence and presence of quinones (alpha- and beta-lapachones) and ascorbic acid. A selective electrochemical detection of each ROS or RNS was conducted at platinized carbon fiber microelectrodes positioned at micrometric distances from single cells, always compared to controls. The results show that the presence of beta-lapachone with 0.1 to 100 µM, within one hour of incubation, leads to a decrease of RONS release by macrophages. Conversely, when the incubation time increases (4 hours and more), for concentrations of 1 µM of ortho-quinone, the quantity of the released species increases. Finally, the increasing of the concentration up to 10 µM with four hours of incubation and more is associated to cell death. The exact nature of the released electroactive species was characterized and the original flux could be reconstructed in terms of O2• and NO•. In the first hour, with 10 µM, the decrease of the oxidative burst concerns mainly the RNS species. The amount of ROS, quantified in terms of H2O2 was shown to be higher than in control. At concentration of 1 µM and after longer time incubation, i. e., 4 hours, the amount of ROS, quantified in terms of H2O2 and O2• and NO2- was shown to be higher than in control. It was observed which ONOO- was decreased in both situations. On the other hand, alpha-lapachone was unable to significantly increase ROS and RNS production in macrophage cells, even after 24 hours of incubation. The cytotoxic concentration observed for alpha-lapachone was ten times higher when compared with beta-lapachone. To overcome solubility and bioavailability problems with beta-lapachone, beta-cyclodextrin was used. UV/vis spectroscopy has been used to monitor the inclusion phenomena of beta-lapachone within the cavity of beta-cyclodextrin, together with studies concerning the competitive effects of ethanol concentration on this behavior. A value of 15 ± 5 M-1 was found for the association constant between beta-lapachone and beta-cyclodextrin in phosphate buffer. This clearly indicates that the equilibrium between the free and the complexed substrate is decreased in the presence of EtOH. Amperometry at platinized carbon fiber ultramicroelectrodes allowed quantitative and kinetic investigations of the overall effect of ascorbic acid on oxidative stress responses produced by single cells pertaining to two different cell lines derived from immune cells: macrophages RAW 264.7 and phagocytes PLB-985. These fine and minute amperometric measurements performed on single cells confirmed that in contradiction with its alleged universal anti-oxidant properties, ascorbic acid may affect positively or negatively the RNS content of oxidative bursts produced by each cell type, through affecting the primary production of NO• by the cells. So, vitamin C acts exclusively as an anti-oxidant (viz., reduced the primary NO• flux) onto PMA-treated PLB 985 cells, thus decreasing the quantity of RNS released by these granulocyte-type cells. Conversely, it gives rise to a prooxidant activity (viz., increased the primary NO• flux) onto RAW267.4 macrophage cells, increasing their production of RNS species. These studies demonstrate the advantage of electrochemical methods for analyzing in real-time and quantitatively the effect of pharmacologically active compounds in cells, in case of oxidative burst. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / A produção de espécies reativas de oxigênio (ERO), de nitrogênio (ERN), entre outras espécies reativas, é parte integrante do metabolismo e é observada em diversas condições fisiológicas. Quando sua produção é exacerbada, o organismo dispõe de um eficiente sistema antioxidante que consegue controlar e restabelecer o equilíbrio. O estresse oxidativo resulta do desequilíbrio entre o sistema pró e antioxidante, com predomínio dos oxidantes. A liberação de ERO e ERN em macrófagos individuais da linhagem RAW 264.7 foi estudada em tempo real, em ausência e presença de quinonas (alfa- e beta-lapachonas) e de ácido ascórbico. A detecção eletroquímica seletiva de ERO e ERN, em conjunto e individualmente foi conduzida, utilizando-se microeletrodos de fibra de carbono platinizada, posicionados a distâncias micrométricas de uma célula, sempre em relação a controles. Os resultados do tratamento com beta-lapachona (0,1 a 100 µM), com 1 hora de incubação, mostram que ocorre a diminuição de ERON liberados pelos macrófagos. Contrariamente, quando o tempo de tratamento aumenta (4 e 6 horas) para a concentração de 1 µM, ocorre o aumento da quantidade de espécies reativas liberadas. Em concentração de 10 µM e com tempo de tratamento acima de 4 horas ocorre morte celular. A natureza exata das espécies eletroativas liberadas foi caracterizada e o fluxo original foi determinado em termo de O2• e NO•. No tratamento de 1 hora com 10 µM de beta-lapachona, houve diminuição do surto oxidativo relacionado principalmente às ERNs. A quantidade de ERO, em termos de H2O2 foi muito maior do que o controle. Em diferentes condições, com 1 µM com 4 horas de tratamento, a quantidade de ERO, em termos de H2O2, O2• e NO2-, foi maior que o controle. Nas duas condições, obteve-se a diminuição acentuada de ONOO-. Por outro lado, a incubação com alfa-lapachona não foi capaz de alterar significantemente a liberação de ERON pelos macrófagos, mesmo após 24 horas de tratamento. A concentração citotóxica observada para a alfa-lapachona foi dez vezes maior quando comparada com a beta-lapachona. Para contornar problemas relacionados à solubilidade e biodisponibilidade da beta-lapachona, fez-se uso da ciclodextrina. A espectroscopia no UV/Vis foi utilizada para monitorar o fenômeno de inclusão de beta-lapachona na cavidade da beta-ciclodextrina, com análise do efeito competitivo do etanol. O valor da constante de associação entre a beta-lapachona e a beta-ciclodextrina, em tampão fosfato, foi de 15 ± 5 M-1, mostrando que a presença de etanol afeta a formação do complexo. A amperometria utilizando ultramicroeletrodos de fibra de carbono platinizada permitiu investigar quantitativa e cineticamente o efeito total do ácido ascórbico no surto oxidativo produzido por células individuais pertencentes a duas diferentes linhagens derivadas de células imunes: macrófagos (RAW 264.7) e fagócitos PLB-985. Medidas amperométricas finas realizadas em células individuais confirmaram que o ácido ascórbico pode estimular ou atenuar o surto oxidativo produzido por cada linhagem celular, afetando a produção primária de NO• das células. Assim, a vitamina C reduz o fluxo primário de NO• nas células PLB-985 pré-tratadas com PMA, enquanto aumenta o fluxo primário de NO• em macrófagos RAW 264.7. Esses estudos demonstram a vantagem dos métodos eletroquímicos para analisar em tempo real e quantitativamente o efeito farmacológico de compostos ativos em células, no caso de surto oxidativo.

Les plasmas de décharges électriques qui entrent en contact avec des liquides ont suscité beaucoup d'attention depuis une cinquantaine d’années. En effet, les décharges avec des liquides se caractérisent par une réactivité chimique importante. Afin d’optimiser cette réactivité, de nombreuses études ont été effectuées en fonction de différents paramètres, tels que la configuration géométrique d’électrode, la composition du gaz, l’alimentation électrique (polarité, amplitude et fréquence), etc. Les travaux de recherche sur le traitement de l'eau par plasma et les applications environnementales ont débuté il y a plusieurs années. Plus récemment, la pollution par le plastique dans l’environnement marin et terrestre a créé un nouveau domaine d’applications des plasmas, en particulier ceux qui sont couplés avec un milieu liquide. Dans ce mémoire de maîtrise, les décharges en milieu liquide sont appliquées à la dégradation de polystyrène (PS) solide dans l’eau. Le point de départ de cette étude a été la réalisation d’un montage pointe - pointe : l’électrode de masse est immergée dans de l’eau déionisée et l’électrode de haute tension se trouve au-dessus de la phase liquide. Le PS se situe à l’interface air/eau. Une étude paramétrique est effectuée afin d’établir les paramètres optimaux pour la dégradation, en particulier la fréquence de répétition des décharges pour des valeurs entre 2 et 10 kHz. Pour ce faire, l’étude des caractéristiques électriques ainsi qu’optiques de chaque décharge permet de suivre ses propriétés au cours du traitement et de les coupler à la perte de masse de PS. À partir de ces données, il est possible de mettre en évidence un changement de régime de décharge à haute fréquence (10 kHz) : transition d’un streamer à un spark. De ce fait, il a été possible d’établir le rôle potentiel de chaque régime (streamer à spark) dans la dégradation du PS. Cette étude a permis de proposer un mécanisme de dégradation du polystyrène. Ainsi, nous avons trouvé qu’à 10 kHz, la dégradation du PS était maximisée avec une réduction de la masse de 83%, tandis qu’elle est de 50% à 5 kHz après traitement par un nombre de décharges équivalent. La caractérisation par FTIR du PS a montré que sa composition chimique ne change pas pendant la dégradation. Cependant, l’analyse de l’eau par résonance magnétique nucléaire a permis d’identifier la présence d’une faible quantité d’éthylbenzène comme sous-produit de dégradation. Les résultats présentés dans ce mémoire représentent une contribution à la compréhension de la dégradation de plastique par décharges électriques en milieu liquide. / Electric discharge plasmas that come into contact with liquids have attracted a great deal of attention over the last fifty years. Indeed, discharges with liquids are characterized by significant chemical reactivity. In order to optimize this reactivity, numerous studies have been carried out in relation to various parameters, such as electrode geometry, gas composition, power supply (polarity, amplitude and frequency), and so on. Research into plasma water treatment and environmental applications began several years ago. More recently, plastic pollution in the marine and terrestrial environment has created a new field of applications for plasmas, particularly those coupled with a liquid. In this master's thesis, liquid discharges are applied to the degradation of solid polystyrene (PS) in water. The starting point for this study was the realization of a tip-to-tip set-up. The ground electrode is immersed in deionized water, and the high-voltage electrode is above the liquid phase. The PS is located at the air/water interface. A parametric study is carried out to establish the optimum parameters for degradation, in particular the discharge repetition frequency for values between 2 and 10 kHz. The study of the electrical and optical characteristics of each discharge makes it possible to monitor its properties during processing, and to couple them to the mass loss of the PS. From these data, it is possible to highlight a change in discharge regime at high frequency (10 kHz): transition from streamer to spark. As a result, it was possible to establish the potential role of each regime (streamer to spark) in PS degradation. This study enabled us to determine the degradation mechanisms of polystyrene. We found that PS degradation was maximized at 10 kHz, with a mass reduction of 83%, while it was 50% at 5 kHz after treatment with an equivalent number of discharges. FTIR characterization of the PS showed that its chemical composition did not change during degradation. However, nuclear magnetic resonance analysis of the water identified the presence of a small amount of ethylbenzene as a degradation by-product. The results presented in this thesis represent a contribution to the understanding of plastic degradation by electrical discharges in liquid systems.

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There is a growing number of evidences, associating the oxidative stress produced by the reactive species of oxygen, with the aging process at one hand, and with the beginning and development of the vascular complications of several chronic and degenerative diseases at another. The type of diet and the usage of specific medicines may be related among the responsible factors by the generation of free radicals. In Brazil, the consuming of higher amounts of fat on the diet has increased in the last years and haloperidol has been the most used neuroleptic in brazilian public health system due to its low cost when compared with other antipsychotic drugs. The objective of this study was to determine the lipid peroxidation through TBARS production in rats tissues, as an oxidative stress measure, promoted by the high fat diet associated with the chronic usage of haloperidol, the correlation between the abdominal fat content and the intracellular magnesium concentration as well as the correlation between the intracellular magnesium concentration and the hepatic production of TBARS. The high fat diet has promoted a significant increase on the TBARS levels in Wistar rat livers when compared to the control diet (one way ANOVA ), considering that the chronic usage of haloperidol has increased the hepatic production of TBARS promoted by high fat diet, raising twice the levels of TBARS when compared to control group ( two way ANOVA). The TBARS production promoted by the association of high fat diet with chronic usage of haloperidol seems to be related with the intra-erythrocyte concentration of magnesium, for there was a statistically positive correlation, between the content of intracellular magnesium and the TBARS production in rats livers . Supporting previous works that report a possible ionic base to the metabolic syndrome development, in this dissertation a negative correlation has occurred, statistically significant, between the intracellular magnesium concentration and the abdominal fat content among all the animals. The group fed by high fat diet as well as the group treated with haloperidol seems to be responsable, by diferent ways, for this result. / O tipo de dieta e o uso de certos medicamentos podem estar relacionados dentre os fatores responsáveis pela geração de radicais livres. No Brasil, o consumo de maior quantidade de gordura na dieta tem aumentado consideravelmente nos últimos anos e o haloperidol tem sido o neuroléptico mais usado pela saúde pública brasileira devido ao seu baixo custo quando comparado com outras drogas antipsicóticas. O objetivo deste estudo foi determinar a peroxidação lipídica através da produção de TBARS em tecidos de ratos, como medida de estresse oxidativo, promovido pela ingestão de dieta com alto teor de lipídio associada ao uso crônico de haloperidol, avaliar a correlação entre o conteúdo de gordura abdominal e concentração de magnésio intracelular e a correlação entre a concentração de magnésio intracelular e a produção hepática de TBARS. A dieta com alto teor lipídico promoveu aumento significativo nos níveis de TBARS em fígado de ratos Wistar quando comparado à dieta controle (ANOVA de uma via), sendo que o uso crônico de haloperidol potencializou a produção hepática de TBARS promovido pela dieta com alto teor lipídico, aumentando em duas vezes os níveis de TBARS quando comparado ao grupo controle (ANOVA de duas vias). A produção de TBARS, promovido pela associação da dieta com alto teor lipídico e o uso crônico de haloperidol, parece estar associada com a concentração intraeritrocitária de magnésio, pois houve uma correlação estatisticamente positiva entre o conteúdo de magnésio intracelular e a produção de TBARS em fígado de ratos . Apoiando trabalhos prévios que relatam uma possível base iônica para o desenvolvimento da síndrome metabólica, neste trabalho ocorreu uma correlação negativa, estatisticamente significativa, entre a concentração de magnésio intracelular e o conteúdo de gordura abdominal considerando todos os animais, sendo que o grupo consumindo dieta com alto teor de lipídio e o grupo sob uso crônico de haloperidol, contribuíram, de maneira distinta, para este resultado.

Depuis le début des années 2000, de nouvelles sources plasma à pression atmosphérique ont été développées. Ces dernière permettent la propagation d'un jet de plasma froid (plasma hors équilibre thermodynamique) à l'air. Du fait de leurs intéressantes propriétés (en terme d'espèces réactives, de basse température et de leurs facultés à s'étendre dans l'air), ils sont étudiés dans une large gamme d'applications parmi lesquelles la médecine, la décontamination, la synthèse de nanoparticules ou encore la chimie analytique. Certains jets sont générés par des sources basées sur des configurations de décharges à barrières diélectriques (DBD), c'est le cas de cette étude. Ce travail propose la caractérisation expérimentale d'un jet de plasma ayant comme objectif d'être couplé à un spectromètre de masse à temps de vol (TOF-MS) dans le cadre d'une application à la chimie analytique dans les conditions ambiantes. La source se compose d'un diélectrique, dans lequel le gaz de décharge est injecté, entouré par deux électrodes alimentées par un signal de tension alternatif carré. Les diagnostics utilisés lors de la caractérisation de la décharge sont principalement optiques. Il s'agit de spectroscopie d'émission optique ainsi que d'imagerie réalisée avec une caméra ICCD, dans un premier temps employée sans filtre puis avec des filtres passe-bandes. Le spectromètre de masse a également été utilisé comme outil de diagnostic afin d'identifier les ions créés par l'interaction du plasma dans l'air. Le jet a été étudié pour différentes conditions de tensions appliquées et de débits de gaz, et ce pour deux gaz de décharge, le néon et l'hélium. Les mécanismes de propagation du jet dans l'air ont été étudiés indépendamment pour les deux alternances de la tension, mettant en évidence la propagation de streamers, respectivement positif et négatif, ainsi que la présence d'un canal ionisé persistant d'un streamer à l'autre. Les distributions spatio-temporelles des émissions des principales espèces radiatives ont été étudiées lors de la propagation de chacun des streamers permettant d'observer et d'identifier plusieurs mécanismes intervenant dans le peuplement des états supérieurs de ces espèces. Ces résultats ont révélé que les mécanismes mis en jeu diffèrent pour certaines espèces en fonction de l'alternance de la tension. Il est également apparu que les mécanismes intervenant dans les décharges initiées avec le néon ou l'hélium étaient globalement semblables mais différaient tout de même légèrement du fait de la différence d'énergie entre les états métastables du néon et de l'hélium. Afin d'évaluer les capacités d'ionisation de la source dans le cadre de son application à la chimie analytique dans les conditions ambiantes, les ions créés par le plasma dans l'air ont été détectés et identifiés à l'aide du TOF-MS puis différents échantillons volatils ont été testés. Les résultats ont mis en évidence que le jet initié avec le néon est aussi efficace que celui initié avec l'hélium pour ioniser ces échantillons. Une étude semi-quantitative d'un des échantillons volatils a également été réalisée. / Since the beginning of the 2000's, new atmospheric pressure plasma sources have been developed. They allow the propagation of a cold plasma jet or plasma plume in open air (non-equilibrium plasma jets). Their particular properties (in terms of reactive species, low temperature and ability to extend in open air) make them useful tools in a large range of research fields such as biomedicine, decontamination and sterilization, nanomaterial synthesis and analytical chemistry. Among the plasma jet sources, some are based on a dielectric barrier discharge (DBD) configuration, which is the case of this study. This work proposes the experimental characterization of a plasma jet developed with the aim to be coupled with a Time-Of-Flight Mass Spectrometer (TOF-MS) in order to perform ambient chemical analysis. The source consists of a dielectric body surrounded by two electrodes. The source is fed by a discharge gas (helium or neon) and powered by a square alternative voltage. The main diagnostics are optical emission spectroscopy and imaging with an ICCD camera. The mass spectrometer has also been used as a diagnostic tool to identify the ions created by the jet interacting with the species present in ambient air. The jet has been studied for two gases, neon and helium, with different experimental conditions of flow rates and applied voltages. The mechanisms of the jet propagation in open air have been studied for both half periods of the voltage (positive and negative), where the passage between positive and negative streamers transited through a remnant ionized channel. The spatial and temporal distributions of the main radiative species were investigated independently for each streamer allowing the observation and identification of mechanisms responsible of the populating of the upper level of observed emissions. It was shown that the mechanisms differ according to the half period studied and also the type of gases (neon and helium) due to the difference between the energies of their metastable states. In order to lay the groundwork in ambient analytical chemistry with the plasma source, its ionization capability was evaluated. Firstly, the ions created by the jet in open air were identified and analyzed with the TOF-MS, secondly the analysis was performed with different volatile samples. The results highlighted that the jet initiated with neon as discharge gas is able to ionize as well as the jet initiated with helium. A semi quantitative study of one of the volatile samples has also been realized.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Oximes are chemical compounds used to reactivate the inhibited acetylcholinesterase (AChE) enzyme by organophosphates (OPs). The OPs, besides classically recognized as AChE irreversible inhibitors, are also involved in the generation of oxidative stress conditions. However, researches focusing on the possible antioxidant properties of oximes are lacking in the literature. The aim of this study was to investigate the potential antioxidant and toxic properties of 3-(phenylhydrazono)butan-2-one oxime and butane-2,3-dionethiosemicarbazone oxime in mice, and to understand the mechanism(s) by which they act. Firstly, we investigated the existence and the mechanism(s) by which 3- (phenylhydrazono)butan-2-one oxime exert its antioxidant properties (Manuscript 1). The obtained results show that in vitro hydrogen peroxide (H2O2), malonate, or ferrous ions (Fe2+)-induced lipid peroxidation was decreased by low concentrations of the oxime. Oxime treatment did not modify the basal peroxidation level nor prevented the induced lipid peroxidation determined ex vivo. The obtained results suggest that 3-(phenylhydrazono)butan-2-one oxime could be employed as a satisfactory antioxidant compound. The absence of toxicity signs after in vivo administration of 3-(phenylhydrazono)butan-2-one oxime to mice may indicate that it could be a safe drug for further studies. The other objective of this study was to investigate the existence and the mechanism(s) by which butane-2,3-dionethiosemicarbazone oxime exert its antioxidant properties (Manuscript 2). The obtained results indicate a significant H2O2, nitric oxide (NO) and 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH●) scavenging activity at low oxime concentrations. Besides, the butane-2,3-dionethiosemicarbazone oxime significantly diminished the deoxyribose degradation induced by Fe2+ or Fe2+ + H2O2, and also the benzoate hydroxylation induced by ferric ions (Fe3+) + H2O2 reaction. Besides, the oxime showed a significant inhibitory effect on s-phenantroline reaction with Fe2+. A significant decrease in the basal and pro-oxidants induced lipid peroxidation in brain, liver, and kidney of mice was observed both in vitro and ex vivo. In addition, in our ex vivo experiments the butane-2,3- dionethiosemicarbazone oxime did not determine significant changes in thiol (-SH) levels of liver, kidney and brain, as well as did not modify the delta-aminolevulinate dehydratase (δ- ALA-D) activity in these tissues of mice. The obtained results indicate that the oximes tested depicted significant antioxidant properties, and that further studies are necessary to improve our knowledge regarding the exact antioxidant action mechanism of these oximes. / As oximas são compostos químicos utilizados para reativar a enzima actilcolinesterase (AChE) inibida por organofosforados (OPs). Os OPs, além de serem classicamente reconhecidos como inibidores da AChE, também estão envolvidos em situações que geram estresse oxidativo. Contudo, pesquisas enfocando as possíveis propriedades antioxidantes das oximas são escassas na literatura. O objetivo deste estudo foi investigar o potencial antioxidante e as propriedades tóxicas das oximas 3-(fenil hidrazona) butano-2-ona e butana- 2,3-dionatiosemicarbazona em camundongos, e entender o(s) possível(is) mecanismo(s) pelo(s) qual(is) elas atuam. Inicialmente investigamos a existência, e o(s) mecanismo(s) pelo(s) qual(is) a oxima 3-(fenil hidrazona) butano-2-ona exerce suas propriedades antioxidantes (Manuscrito 1). Os resultados obtidos mostram que a peroxidação lipídica induzida por peróxido de hidrogênio (H2O2), por malonato, e por íons ferrosos (Fe2+) foi diminuída em baixas concentrações da oxima. O tratamento dos camundongos com a oxima não alterou os níveis basais de peroxidação lipídica, nem preveniu a peroxidação lipídica induzida em experimentos ex vivo. Os resultados obtidos sugerem que a oxima 3-(fenil hidrazona) butano-2-ona pode ser empregada como um satisfatório composto antioxidante. A ausência de sinais de toxicidade após a administração in vivo da oxima 3-(fenil hidrazona) butano-2-ona em camundongos indica que esta pode ser uma droga segura para futuros estudos. O outro objetivo deste estudo foi investigar a existência e o(s) mecanismo(s) pelo(s) qual(is) a oxima butana-2,3-dionatiosemicarbazona exerce suas propriedades antioxidantes (Manuscrito 2). Os resultados obtidos indicam uma significativa atividade da oxima em neutralizar H2O2, o radical 1,1-difenil-2-picrilhidrazil (DPPH●), e a formação de óxido nítrico (NO), em baixas concentrações. Além disso, a oxima butana-2,3-dionatiosemicarbazona diminuiu significativamente a degradação da desoxirribose induzida por Fe2+ e pela reação Fe2+ + H2O2, e também a hidroxilação do benzoato induzida pela reação íons férricos (Fe3+) + H2O2. Além disso, a oxima apresentou um efeito inibitório significativo na reação da s- fenantrolina com Fe2+ Uma diminuição significativa na peroxidação lipídica basal e na peroxidação lipídica induzida por agentes pro-oxidantes no cérebro, fígado e rim de camundongos foi observada tanto in vitro quanto ex vivo. A oxima butana-2,3- dionatiosemicarbazona não determinou mudanças nos níveis de tióis (-SH) no fígado, rim e cérebro, bem como não modificou a atividade da enzima delta-aminolevulinato desidratase (δ-ALA-D) nestes tecidos de camundongos em experimentos ex vivo. Os resultados obtidos indicam que as oximas testadas apresentaram propriedades antioxidantes significativas, e que futuros estudos são necessários para aumentar o conhecimento a respeito do exato mecanismo de ação antioxidante destas oximas.

En l’espace d’une dizaine d’années, les jets de plasma froid à pression atmosphérique ont su s’imposer comme un outil pertinent pour les applications biomédicales. La simplicité de conception et d’utilisation de ces dispositifs, combinée à leurs facultés de produire des espèces réactives (NO, OH, O …), ont significativement contribué au développement rapide du domaine. Beaucoup d’efforts ont été entrepris dans le développement de diagnostics quantitatifs, pour mesurer la production des espèces réactives dans la plume plasma d’un jet donné. Toutefois, la diversité des géométries de décharge, des sources d’alimentations électriques ou des conditions d’utilisation, rendent les comparaisons d’un jet à l’autre, difficiles. Cette thèse a porté sur l’étude du jet de plasma froid à pression atmosphérique développé au GREMI, le Plasma Gun (hélium, impulsion de tension microseconde). Nous avons étudié les mécanismes de décharge susceptibles de considérablement affecter la production d’espèces réactives, dans des conditions approchantes d’applications biomédicales. La thèse s’articule en trois chapitres principaux : l’étude de la modification de l’écoulement de l’hélium par plasma (par strioscopie) ; l’étude de la propagation du plasma dans le capillaire diélectrique (étude expérimentale et numérique de la dynamique de propagation rapide du plasma et de l’évolution du champ électrique en mélange hélium-azote) ; l’étude de l’interaction du plasma avec une cible conductrice (mesures dans le capillaire et dans la plume de l’évolution spatiale et temporelle de la concentration des métastables de l’hélium, corrélées à des mesures du champ électrique). Ce dernier point est en particulier représentatif de tout jet plasma en condition traitement biomédical in vivo et tend à faire une distinction fondamentale avec les mécanismes de décharge du jet plasma dit « libre », sans obstacle entravant la plume plasma. / Over the past ten years, the cold atmospheric pressure plasma jets (CAPPJ) became useful devices for biomedical applications. Their relatively simple design and use, combine with their ability to produce reactive species (NO, OH, O, …), led to a rapid research growth in this field. A lot of studies have been devoted to quantitative diagnostics development for the reactive species production measurements in the plasma plume. However, it is difficult to compare one jet with another because of the huge variety of discharge geometries, electric power supplies or operating conditions. This thesis deals with the study of the CAPPJ developed in GREMI, the Plasma Gun (helium feeded, microsecond voltage pulse). We have studied discharge mechanisms which strongly impact the reactive species production in near target biomedical application conditions. This study is divided in three parts : the study of helium flow modifications induced by the plasma (strioscopy visualization); the study of plasma propagation inside dielectric capillary (experimental and numerical study of fast plasma propagation dynamic and electric field evolution for helium-nitrogen mixtures); the study of conductive target-plasma interaction (space and time resolved measurements inside the capillary and the plasma plume of helium metastable production, correlated with electric field evolution). The conductive target contact concerns any in vivo biomedical treatments. CAPPJ in front of such a conductive target leads to fundamentally different discharge mechanisms compare to the free jet case.