A criopreservação do sêmen resulta em danos à estrutura espermática, sendo nítida a importância da avaliação das partidas de sêmen antes de serem submetidas à inseminação artificial em tempo fixo (IATF). Todavia, nem sempre as avaliações convencionais do sêmen são suficientes para identificar partidas que possam resultar em baixa taxa de prenhez no campo, sendo necessária uma investigação mais profunda e acurada. Neste sentido, este experimento foi realizado com o objetivo de identificar partidas de sêmen que apresentam falhas na fertilidade, mesmo sendo aprovadas pelas avaliações convencionais. Foram realizadas análises convencionais (motilidade, vigor, concentração e morfologia espermática) de 72 partidas de sêmen de 22 touros antes da estação de monta. Destas, 55 partidas de 18 touros foram aprovadas para o uso na IATF, mas somente 28 partidas de 10 touros foram utilizadas. As partidas de sêmen utilizadas na IATF foram submetidas a outras avaliações: análise computadorizada da motilidade espermática (CASA), integridade das membranas plasmática e acrossomal e potencial de membrana mitocondrial (por sondas fluorescentes em microscopia de epifluorescência). Os dados foram analisados pelo Proc Mixed do SAS usando o Test T. As taxas de prenhez das diferentes partidas de sêmen variaram de 71 a 37%, sendo a média e desvio padrão das partidas de 55,57±7,57%. Os dados de fertilidade a campo permitiram a separação das partidas de sêmen como de Alta (>50% de prenhez) e Baixa (50% de prenhez) fertilidade, sendo comparadas quatro partidas de Alta e quatro de Baixa fertilidade. Os dados das características seminais de todas as partidas de sêmen foram submetidos à análise por boxplot e separados em quartis superior e inferior. Quando se comparou as partidas de Alta e Baixa fertilidade notou-se diferença na taxa de prenhez (p<0,01), mas não foi notada diferença para motilidade (p=0,91), vigor (p=0,63), concentração (p=0,27), número de espermatozoides por palheta (NEP, p=0,27), número de espermatozoides móveis e normais por palheta (p=0,18), defeitos maiores (p=0,17), defeitos totais (p=0,43), integridade de membrana plasmática (MPI, p=0,07), alto potencial de membrana mitocondrial (AP, p=0,94), motilidade total (MT, p=0,10), VCL (p=0,80), VSL (p=0,75), VAP (p=0,88), LIN (p=0,78), STR (p=0,71) e BCF (p=0,13). No entanto, foram encontradas diferenças entre os grupos (Alta e Baixa) para defeitos menores (p=0,05), espermatozoides com integridade das membranas plasmática e acrossomal e função mitocondrial (PIAIA)/Palheta (p=0,01), integridade de acrossomo (AI, p=0,03), motilidade progressiva (MP, p<0.01) e rápidos (p<0,01). Quando comparados os quartis superior e inferior das características seminais foram encontradas diferenças para concentração espermática (p<0,01), NEP (p<0,01), número de espermatozoides móveis por palheta (p<0,01), espermatozoides móveis e normais (p<0,01), defeitos maiores (p<0,01), defeitos menores (p=0,01), defeitos totais (p=0,05), MPI (p<0,01), AI (p<0,01), AP (p=0,03), PIAIA (p<0,01), PIAIA/palheta (p<0,01), mas esta divisão de grupos por quartis superior e inferior não apresentaram diferença sobre a fertilidade (p>0,05); sendo que somente. Entretanto, para MT (p<0,01) e MP (p<0,01) além da diferença entre os quartis foi notado efeito da fertilidade (MT, p=0,05 e MP, p=0,01), sendo maior para os de baixa fertilidade. Pode-se concluir que os padrões de qualidade de partidas de sêmen que apresentam fertilidade distinta podem ser semelhantes, além disso, que pode haver diferença na qualidade espermática entre as partidas que não influenciam a fertilidade. Desta forma, são necessárias outras análises mais acuradas para investigar as causas de falha na fertilidade de algumas partidas de sêmen. / Semen cryopreservation results in damage to sperm structure, and it is clear the importance of evaluating the semen batches before submitted it to timed artificial insemination (TAI). However, conventional semen evaluations are not always sufficient to identify batch that may result in reduced pregnancy rate in the field, requiring a more thorough and accurate investigation. Thus, this experiment was conducted in order to identify semen batches that have gaps in fertility, even being adopted by conventional assessments. Conventional analysis (motility, vigor, concentration and morphology) were performed of 72 semen batches from 22 bulls before the breeding season. Of these, 55 batches from 18 bulls were approved for use in TAI, but only 28 batches from 10 bulls were used. Semen batches used in TAI were subjected to further assessment: computer-assisted sperm analysis (CASA), integrity of plasma and acrosomal membranes and mitochondrial membrane potential (by fluorescent probes under epifluorescence microscopy). Data were analyzed by Proc Mixed of the SAS using Test \"T\". Pregnancy rates of different semen batches ranged 71-37%, and the mean and standard deviation of the batches was 55.57 ± 7.57%. Field fertility data allowed the separation of the semen batches as \"High\" (>50% pregnancy rate) and \"Low\" (50% pregnancy rate) fertility. It was compared four batches of \"High\" and four batches of \"Low\" fertility. Data of the seminal characteristics of all the semen batches were analyzed by boxplot and separated into upper and lower quartiles. When comparing the batches of \"High\" and \"Low\" fertility was noticed a difference in the pregnancy rate (p<0.01), but was not noticeable difference in motility (p=0.91), vigour (p=0.63), concentration (p=0.27), number of spermatozoa per straw (NEP, p=0.27), number of motile and normal sperm per straw (p=0.18), major defects (p=0.17), total defects (p=0.43) plasma membrane integrity (MPI, p=0.07), high mitochondrial membrane potential (AP, p=0.94), total motility (TM, p=0.10), VCL (p=0.80), VSL (p=0.75), VAP (p=0.88), LIN (p=0.78), STR (p=0.71) and BCF (p=0.13). However, differences were found between the groups (\"High\" and \"Low\") for minor defects (p=0.05), sperm with plasma and acrosomal membranes integrity and high mitochondrial membrane potential (PIAIA)/straw (p=0.01), acrosomal integrity (Al, p=0.03) progressive motility (PM, p <0.01) and rapid (p<0.01). When comparing the upper and lower quartiles of the seminal characteristics differences were found for sperm concentration (p <0.01), NEP (p <0.01), number of motile sperm per straw (p<0.01), motile and normal sperm (p<0.01), major defects (p<0.01), minor defects (p=0.01), total defects (p=0.05), MPI (p<0.01), AI (p<0.01), AP (p=0.03), PIAIA (p<0.01), PIAIA/straw (p<0.01), but this division groups by upper and lower quartiles showed no difference in fertility rate (p>0.05). However, to MT (p<0.01) and MP (p<0.01) the difference between quartiles of fertility effect was noted (MT, p=0.05 and MP, p=0.01), been higher for low fertility. It can be concluded that patterns of semen quality of batches that have distinct fertility may be similar, furthermore, there may be differences in sperm quality among batches that do not affect fertility. Thus, it takes other more accurate analysis to investigate the causes of failure on fertility of some semen batches.

A criopreservação, como já conhecido, causa danos da função celular podendo, com isso, apresentar redução da fertilidade. O desenvolvimento de técnicas para avaliar a viabilidade espermática, que visam aperfeiçoar o processo de avaliação seminal tem sido meta de muitas pesquisas. Este trabalho foi dividido em dois experimentos. O experimento 1 foi realizado para o desenvolvimento e validação de técnicas práticas e de alta repetibilidade para a avaliação simultânea da integridade das membranas plasmática e acrossomal e função mitocondrial de espermatozóides bovinos pela associação de sondas fluorescentes. O experimento 2 foi realizado para avaliar os efeitos que a criopreservação pode causar sobre a motilidade espermática, membranas plasmática, acrossomal e mitocondrial (pela técnica desenvolvida no experimento 1) e estrutura da cromatina de espermatozóides bovinos frente a dois diluidores diferentes, bem como verificar a existência de correlações entre alterações nas membranas e características de motilidade em espermatozóides bovinos criopreservados. No experimento 1 as associações das sondas iodeto de propídio (PI, para avaliar integridade da membrana plasmática) e aglutinina de Pisum sativum conjugada a isotiocionato de fluoresceína (FITC-PSA, para avaliar a integridade acrossomal), foram divididas em quatro protocolos, nos quais foram testadas diferentes sondas para avaliar a função mitocondrial. Rodamina 123 (R123, protocolo 1), MitoTracker Green FM (MITO, protocolo 2), CMXRos ou MitoTracker red (protocolo 3) e no: iodeto de 5,5’,6,6’-tetracloro-1,1’,3,3’-tetraetilbenzimidazolilcarbocianina (JC-1, protocolo 4). Estes protocolos foram testados e validados. Os resultados obtidos foram submetidos à análise de variância, teste de Fisher e à análise de regressão linear pelo programa Stat-View® (SAS Institute, Inc. 1998). O protocolo 1 não apresentou resultados satisfatórios, não sendo possível validar, enquanto, os protocolos 2, 3 e 4 foram validados e apresentaram resultados bastante consistentes. O protocolo 4 foi escolhido para a utilização no experimento 2. Para o experimento 2 foram realizadas sete colheitas de sêmen de oito touros puros da raça Simental. Após a colheita, o sêmen foi avaliado quanto ao volume, concentração, motilidade e vigor visualmente, motilidade por sistema computadorizado (CASA), características morfológicas por microscopia de interferência diferencial, integridade das membranas plasmática e acrossomal, função mitocondrial, pela associação de FITC-PSA, PI e JC-1, e integridade da estrutura da cromatina, pela técnica da acridina laranja. Após as análises, o sêmen foi dividido em duas alíquotas, sendo uma das alíquotas diluída com o diluidor Bioxcell® e a outra com o diluidor Botu-Bov®, envasado em palhetas e submetido a congelação com um sistema automatizado. Duas palhetas cada tratamento foram descongeladas e o sêmen foi avaliado quanto a motilidade e vigor visualmente, motilidade pelo CASA, características morfológicas, integridade das membranas plasmática e acrossomal, função mitocondrial e estrutura da cromatina. A análise estatística foi realizada utilizando-se o programa Statistical Analysis System (SAS Institute Inc., 1985), os dados foram submetidos à análise de variância e teste de Tukey. Foram calculadas correlações lineares de Pearson. O nível de significância foi fixado em 5%. Foram observados efeitos da criopreservação e do diluidor sobre motilidade e vigor visual, motilidade pelo CASA, características morfológicas, integridade das membranas plasmática e acrossomal e função mitocondrial. De forma que, após a criopreservação houve aumento dos danos nas estruturas espermática e o diluidor Botu-Bov® apresentou a maioria das características melhores quando comparado ao diluidor Bioxcell® / The process of cryopreservation causes damages in the sperm cellular function which may lead to a reduction in fertility. New techniques to evaluate sperm viability may improve the process of semen evaluation. The present work was divided in two experiments. Experiment 1 aimed the development and validation of practical techniques with high repetibility for simultaneous evaluation of integrity of plasmatic and acrosomal membrane and mitochondrial function of bovine spermatozoa by the strategic association of fluorescent probes. Objective of experiment 2 was to validate the effects of cryopreservation using two differents diluents on sperm motility, plasmatic, acrosomal, mitochondrial membranes integrity and chromatin structure of bovine spermatozoa. A second objective was to verify the correlations between alterations in membranes and motility characteristics in cryopreserved bovine spermatozoa. In experiment 1 propidium iodide (PI, to evaluate plasmatic membrane integrity) and the Pisum sativum agglutinin conjugated with fluorescein isothicyonate- (FITC-PSA, to evaluate acrosomal integrity). Probes were associated to evaluate mitochondrial function in four protocols: Rhodamine 123 (R123, Protocol 1), MitoTracker Green FM (MITO, protocol 2), CMXRos or MitoTracker red (protocol 3), and 5,5’,6,6’-tetrachloro-1,1’,3,3’-tetraethylbenzimidazolyl carbocyanine iodide (JC-1, protocol 4). Results were submitted to analysis of variance, Fisher’s test and linear regression analysis by the program Stat-View® ( SAS Institute, Inc.1998). It was not possible to validate protocol 1, while the protocols 2, 3 and 4 were validated and showed consistent results. Protocol 4 was used in experiment 2. For experiment 2 seven ejaculates were collected from eight Simental bulls. Volume, concentration, motility and vigour of semen were evaluated subjectively, motility by computer system (CASA), morphological characteristics by differential interference microscopy, plasmatic and acrosomal membranes integrity and, mitochondrial function with FITC-PSA, PI and JC-1 association, and chromatin integrity by acridine orange technique. Then, semen was divided in two aliquots. One was diluted with Bioxcell® and the other with Botu-Bov® diluent, packaged in 0.5 mL straws and frozen using na automated system. Two straws of sêmen from each treatment were thawed and the semen parameter evaluated, as described above. The statistical analysis was performed using the Statistical Analysis System program (SAS Institute Inc., 1985). Data were submitted to analysis of variance and Tukey’s test. Pearson’s linear correlations were calculated. Cryopreservation increased damages in spermatic structures. Botu-Bov® diluent was better in preserve the motility and membrane integrity (P⁢0,05) when compared to Bioxcell® diluent

A criopreservação, como já conhecido, causa danos da função celular podendo, com isso, apresentar redução da fertilidade. O desenvolvimento de técnicas para avaliar a viabilidade espermática, que visam aperfeiçoar o processo de avaliação seminal tem sido meta de muitas pesquisas. Este trabalho foi dividido em dois experimentos. O experimento 1 foi realizado para o desenvolvimento e validação de técnicas práticas e de alta repetibilidade para a avaliação simultânea da integridade das membranas plasmática e acrossomal e função mitocondrial de espermatozóides bovinos pela associação de sondas fluorescentes. O experimento 2 foi realizado para avaliar os efeitos que a criopreservação pode causar sobre a motilidade espermática, membranas plasmática, acrossomal e mitocondrial (pela técnica desenvolvida no experimento 1) e estrutura da cromatina de espermatozóides bovinos frente a dois diluidores diferentes, bem como verificar a existência de correlações entre alterações nas membranas e características de motilidade em espermatozóides bovinos criopreservados. No experimento 1 as associações das sondas iodeto de propídio (PI, para avaliar integridade da membrana plasmática) e aglutinina de Pisum sativum conjugada a isotiocionato de fluoresceína (FITC-PSA, para avaliar a integridade acrossomal), foram divididas em quatro protocolos, nos quais foram testadas diferentes sondas para avaliar a função mitocondrial. Rodamina 123 (R123, protocolo 1), MitoTracker Green FM (MITO, protocolo 2), CMXRos ou MitoTracker red (protocolo 3) e no: iodeto de 5,5’,6,6’-tetracloro-1,1’,3,3’-tetraetilbenzimidazolilcarbocianina (JC-1, protocolo 4). Estes protocolos foram testados e validados. Os resultados obtidos foram submetidos à análise de variância, teste de Fisher e à análise de regressão linear pelo programa Stat-View® (SAS Institute, Inc. 1998). O protocolo 1 não apresentou resultados satisfatórios, não sendo possível validar, enquanto, os protocolos 2, 3 e 4 foram validados e apresentaram resultados bastante consistentes. O protocolo 4 foi escolhido para a utilização no experimento 2. Para o experimento 2 foram realizadas sete colheitas de sêmen de oito touros puros da raça Simental. Após a colheita, o sêmen foi avaliado quanto ao volume, concentração, motilidade e vigor visualmente, motilidade por sistema computadorizado (CASA), características morfológicas por microscopia de interferência diferencial, integridade das membranas plasmática e acrossomal, função mitocondrial, pela associação de FITC-PSA, PI e JC-1, e integridade da estrutura da cromatina, pela técnica da acridina laranja. Após as análises, o sêmen foi dividido em duas alíquotas, sendo uma das alíquotas diluída com o diluidor Bioxcell® e a outra com o diluidor Botu-Bov®, envasado em palhetas e submetido a congelação com um sistema automatizado. Duas palhetas cada tratamento foram descongeladas e o sêmen foi avaliado quanto a motilidade e vigor visualmente, motilidade pelo CASA, características morfológicas, integridade das membranas plasmática e acrossomal, função mitocondrial e estrutura da cromatina. A análise estatística foi realizada utilizando-se o programa Statistical Analysis System (SAS Institute Inc., 1985), os dados foram submetidos à análise de variância e teste de Tukey. Foram calculadas correlações lineares de Pearson. O nível de significância foi fixado em 5%. Foram observados efeitos da criopreservação e do diluidor sobre motilidade e vigor visual, motilidade pelo CASA, características morfológicas, integridade das membranas plasmática e acrossomal e função mitocondrial. De forma que, após a criopreservação houve aumento dos danos nas estruturas espermática e o diluidor Botu-Bov® apresentou a maioria das características melhores quando comparado ao diluidor Bioxcell® / The process of cryopreservation causes damages in the sperm cellular function which may lead to a reduction in fertility. New techniques to evaluate sperm viability may improve the process of semen evaluation. The present work was divided in two experiments. Experiment 1 aimed the development and validation of practical techniques with high repetibility for simultaneous evaluation of integrity of plasmatic and acrosomal membrane and mitochondrial function of bovine spermatozoa by the strategic association of fluorescent probes. Objective of experiment 2 was to validate the effects of cryopreservation using two differents diluents on sperm motility, plasmatic, acrosomal, mitochondrial membranes integrity and chromatin structure of bovine spermatozoa. A second objective was to verify the correlations between alterations in membranes and motility characteristics in cryopreserved bovine spermatozoa. In experiment 1 propidium iodide (PI, to evaluate plasmatic membrane integrity) and the Pisum sativum agglutinin conjugated with fluorescein isothicyonate- (FITC-PSA, to evaluate acrosomal integrity). Probes were associated to evaluate mitochondrial function in four protocols: Rhodamine 123 (R123, Protocol 1), MitoTracker Green FM (MITO, protocol 2), CMXRos or MitoTracker red (protocol 3), and 5,5’,6,6’-tetrachloro-1,1’,3,3’-tetraethylbenzimidazolyl carbocyanine iodide (JC-1, protocol 4). Results were submitted to analysis of variance, Fisher’s test and linear regression analysis by the program Stat-View® ( SAS Institute, Inc.1998). It was not possible to validate protocol 1, while the protocols 2, 3 and 4 were validated and showed consistent results. Protocol 4 was used in experiment 2. For experiment 2 seven ejaculates were collected from eight Simental bulls. Volume, concentration, motility and vigour of semen were evaluated subjectively, motility by computer system (CASA), morphological characteristics by differential interference microscopy, plasmatic and acrosomal membranes integrity and, mitochondrial function with FITC-PSA, PI and JC-1 association, and chromatin integrity by acridine orange technique. Then, semen was divided in two aliquots. One was diluted with Bioxcell® and the other with Botu-Bov® diluent, packaged in 0.5 mL straws and frozen using na automated system. Two straws of sêmen from each treatment were thawed and the semen parameter evaluated, as described above. The statistical analysis was performed using the Statistical Analysis System program (SAS Institute Inc., 1985). Data were submitted to analysis of variance and Tukey’s test. Pearson’s linear correlations were calculated. Cryopreservation increased damages in spermatic structures. Botu-Bov® diluent was better in preserve the motility and membrane integrity (P⁢0,05) when compared to Bioxcell® diluent

Orientador: Sony Dimas Bicudo / Banca: Maria Inês Lenz Souza / Banca: Rubens Paes de Arruda / Banca: César Roberto Esper / Banca: Maria Denise Lopes / Resumo: Várias pesquisas foram desenvolvidas visando a melhoria da congelabilidade do sêmen ovino. Contudo, ainda não houve progressos significativos na fertilidade do sêmen congelado após a inseminação artificial cervical. Diversos sistemas de análise computadorizada do movimento espermático (CASA) têm sido propostos e aplicados na tentativa de quantificar características específicas do movimento espermático, podendo ainda determinar a presença e a cinética das subpopulações de espermatozóides. Muitos testes para avaliar a função espermática foram desenvolvidos, permitindo analisar simultaneamente diferentes aspectos da função espermática. Análise da função mitocondrial oferece uma maneira de acessar a motilidade espermática. Foram objetivos otimizar o sistema CASA na avaliação do sêmen congelado; determinar parâmetros da cinética espermática que expressem analogia com as características da avaliação das membranas plasmática, acrossomal e mitocondrial (IP, FITC-PSA e JC-1; MITO; R-123) e utilizar conjuntamente os parâmetros fornecidos pelo sistema CASA e pelas sondas fluorescentes para agrupar as amostras de maneira qualitativa. Vinte e seis amostras de sêmen congelado de diferentes carneiros foram estudadas pelo CASA obtendo-se para os parâmetros VCL, VAP, VSL, ALH, BCF, LIN, STR, ELONG dados médios e individuais para cada espermatozóide e por sondas fluorescentes para a avaliação simultânea da integridade de membrana plasmática, reação acrossomal e potencial de membrana mitocondrial. Estatisticamente aplicou-se a análise exploratória de técnicas multivariadas obtendo-se três fatoriais sendo o primeiro fator F1 positivo e alto para as variáveis VAP, VSL, STR e LIN, que é interpretado com um fator relacionado à progressividade. Para o segundo fator F2, associam as variáveis VCL, ALH e MT, que representam um fator de deslocamento...(Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Many researches were developed to improve the ram semen criopreservation. However, no significant advances in the fertility rates with the frozen semen were observed with cervical artificial insemination. Several computer-assisted motility assessments (CASA) systems have been considered and applied in the attempt to quantify specific characteristics of the sperm motion and still them being able to determine the spermatozoa presence and subpopulations kinematics. A large number of sperm functions evaluation had been developed, making it possible to analyze different aspects of the sperm function simultaneously. Analysis of the mitochondrial function offers a way to have access the sperm motility. The aim of this study was to optimize the CASA system in the evaluation of the ram frozen semen; determine parameters of the sperm kinematics that express analogy with the characteristics of the evaluation of plasmatic, acrossomal and mitochondrial membranes (PI, FITC-PSA and JC-1; MITO; R-123) and use CASA parameters together with the fluorescent probes to group samples in a qualitative way. Twenty and six frozen semen samples of different rams were evaluated by CASA system for mean and individual sperm motion parameters VCL, VAP, VSL, ALH, BCF, LIN, STR, ELONG and for fluorescent probes leads for the simultaneous evaluation of the integrity of plasmatic, acrossomal membranes and membrane mitochondrial potential. The statistic applied was multivariate analysis getting to three different factorials. The first factor was positive and high (F1 factor) for variables VAP, VSL, STR and LIN, that were interpreted with the forward displacement. For F2 factor, there were associate variables VCL, ALH and MT that represent the displacement. The F3 factor, whose interpretation has to do with available energy, was associated with variables BCF, MITO and ELONG...(Complete abstract, click electronic address below) / Doutor

A cinética enzimática dos derivados de quinizarina com cadeias homólogas por lipases imobilizadas foi investigada por espectroscopia de fluorescência. Este estudo foi realizado em nível macroscópico e microscópico. Para o estudo macroscópico, foi utilizada a lipase suportada CALB (Novozyme® 435) e para o estudo microscópico a lipase Rhizopus niveus imobilizada em nanopartículas de sílica. Os derivados de quinizarina são espécies que não apresentam fluorescência, porém, quando são hidrolisados, tornam-se fluorescentes (quinizarina). Com um modelo cinético considerando um mecanismo de dois processos sequenciais do tipo Michaelis-Menten, foi possível fazer uma descrição adequada da evolução temporal da formação da quinizarina. O tempo médio de reação da hidrólise enzimática, em nível macroscópico, foi determinado para os derivados diacetato, dibutirato, dihexanoato e dioctanoato de quinizarina nos solventes hexano, ciclo-hexano e decalina saturados com água. No estudo microscópico, a lipase de Rhizopus niveus foi incorporada em nanopartículas de sílica de 200nm. A hidrólise enzimática foi monitorada por imagens e pela flutuação da intensidade de fluorescência com o tempo, por meio da microscopia de fluorescência confocal. Os resultados mostraram que, após a adição do substrato (derivados da quinizarina), começam a aparecer regiões fluorescentes devido ao trabalho enzimático (formação da quinizarina). As imagens de microscopia de fluorescência confocal não mostraram uma nítida diferença entre os substratos avaliados. Entretanto, o estudo da flutuação da intensidade de fluorescência mostrou que há uma diferença entre os substratos e que é possível estimar constantes de tempo de relaxação da atividade enzimática. Além disso, a atividade da lipase depende da forma em que a mesma está distribuída nas nanopartículas (ligada ou adsorvida) e também do tamanho da cadeia de alquílica que compões os derivados. O decaimento de fluorescência da quinizarina produzida pela hidrólise dos derivados pela lipase foi adquirido por microscopia de fluorescência confocal usando excitação de 2-fótons. / The kinetics of enzymatic hydrolysis of quinizarin diester by supported lipase dispersed beads in organic solvents was investigated by fluorescence spectroscopy. This study was performed on macroscopic and microscopic levels. For the macroscopic study was used CALB immobilized lipase (Novozyme ® 435) on acrylate beads, and for microscopic study Rhizopus niveus lipase immobilized on silica nanoparticles. The quinizarin derivatives (substrates) are non-fluorescent species, and only the end product quinizarin has fluorescence. A kinetic model considering two sequential Michaelis-Menten mechanisms provides a suitable description of the time evolution of the quinizarin formation monitored by emission spectroscopy and photon counting measurements. The average reaction time of the enzymatic hydrolysis was determined for quinizarin diacetate, dibutirate, dihexanoate and dioctanoate in hexane, cyclohexane and decaline water saturated solvents. In the microscopic study, the Rhizopus niveus lipase was dispersed into and bound silica mesoporous 200nm particles. In both systems, dispersed silica nanoparticles and a small fraction of aggregates are found in thin film. The enzyme activity was monitored by images and fluctuations of fluorescence intensity over time using confocal fluorescence microscopy. The results showed that after addition of substrate fluorescent spots due to enzyme activity start to appear. Confocal fluorescence images showed no clear difference among substrates. However, the study of fluorescence intensity fluctuations showed that enzyme activity depends on the type of substrate and enzyme support. In addition, the lipase activity depends on the form in which it is distributed in the nanoparticles (bound or entrapped) and the size of the alkyl diester derivatives. The fluorescence decay of quinizarin produced by lipase hydrolysis of diester was measured by confocal fluorescence microscopy using 2-photon pulse excitation.

Há no organismo humano Glutationas peroxidases (GPx), muitas dessas responsáveis por proteger as células contra espécies reativas de oxigênio (ROS, do inglês Reactive Oxygen Species), cuja detecção pode ser realizada por sondas fluorescentes. Tais sondas podem conter em sua estrutura átomos de selênio ou telúrio. Esses calcogênios apresentam várias propriedades, dentre elas a suscetibilidade a processos oxidativos, que podem levar a mecanismos de transferência eletrônica fotoinduzida (PET), promovendo um sistema on/off de fluorescência na molécula. Sendo assim os derivados de selenoaminoácidos e sondas fluorescentes contendo calcogênios podem ser empregados tanto na eliminação de espécies reativas de oxigênio como na sua detecção. O presente trabalho propôs a síntese de derivados de selenoaminoácidos, via reações do tipo Morita-Baylis-Hillman, que poderiam ser empregados como antioxidante. Entretanto, foi também foco da nossa pesquisa explorar a síntese de novos composto organocalcogênios com propriedades fluorescentes e seu estudo fotofísico / Glutathione peroxidases (GPx) are enzymes present in the human body, and many of them are responsible for protecting cells against reactive oxygen species (ROS), which can be detected by fluorescent probes. Selenium or tellurium atoms can be present in these probes and are susceptible to oxidative processes, which can lead to photoinduced electron transfer mechanism (PET). These mechanisms can promote an on/off fluorescence system, thus, selenium amino acids derivatives and fluorescent probes containing chalcogens can be used both in the elimination of reactive oxygen species and their detection. Herein, we proposed the synthesis of selenium amino acids derivatives, vía Morita-Baylis-Hillman reaction, and the products were pointed out as potential antioxidants. In addition, it was also the focus of our research exploring the synthesis of new organochalcogen compounds with fluorescent properties and their photophysical study.

As condições do trato reprodutivo da fêmea, assim como a qualidade do sêmen são fatores que interferem na fertilidade. Os objetivos deste trabalho foram avaliar a resposta inflamatória uterina e a taxa de prenhez em éguas, considerando hemodinâmica uterina e citologia endometrial após a inseminação artificial (IA) com sêmen congelado de alta e baixa qualidade. Para o presente estudo foram realizados dois experimentos. No Experimento 1 foram utilizadas 15 éguas distribuídas de forma aleatória em quatro grupos: CT - controle: mimetização do procedimento de IA (n=7), DIL: infusão intrauterina de diluidor a base de leite desnatado (n=7), ALTA: IA com sêmen de alta qualidade (n=7), e BAIXA: IA com sêmen de baixa qualidade (n=7). A avaliação uterina foi realizada por ultrassonografia transretal com Doppler nos modos Espectral e Color-flow em sete momentos: prévio à indução da ovulação (TIO), imediatamente antes da IA (TIA), 2 (T2), 6 (T6), 12 (T12), 24 (T24) e 48 horas (T48) após a IA. Foram considerados os valores de índice de resistência (RI) da artéria uterina e de escore de vascularização (EV) uterino. A citologia uterina foi realizada 6 h após a IA. No Experimento 2 foram utilizadas 12 éguas, e seus ciclos foram distribuídos nos tratamentos: CT - controle: mimetização do procedimento de IA (n=8), DIL: infusão intrauterina de diluidor (n=8), ALTA: IA com sêmen de alta qualidade (n=8), e BAIXA: IA com sêmen de baixa qualidade (n=8). O delineamento experimental foi em Quadrado Latino 4X4. A avaliação uterina foi realizada por ultrassonografia transretal com Doppler modos Espectral e Color-flow em três momentos: prévio à indução da ovulação (TIO), imediatamente antes da IA (TIA) e 6 horas (T6) após a IA. A citologia uterina foi realizada 6 h após a IA. Neste experimento foi considerada a taxa de prenhez comparando-se os ciclos utilizados para os grupos ALTA e BAIXA. O diagnóstico de gestação foi realizado 14 dias após a ovulação. Foi utilizado o procedimento misto (PROC MIXED) do SAS (Versão 9.3) para a análise estatística e foi considerada diferença significativa quando p ≤0,05. No Experimento 1, não foi encontrada diferença estatística entre os grupos para os valores de hemodinâmica uterina RI e EV. Houve aumento significativo de células inflamatórias no endométrio de éguas inseminadas com sêmen de baixa qualidade, porém não diferiu do grupo de éguas inseminadas com sêmen de alta qualidade. No Experimento 2, não houve diferença estatística entre os grupos para os valores de RI, mas se observou maior EV uterino nos grupos inseminados com sêmen de alta e de baixa qualidade quando comparados com o grupo controle. Na citologia uterina não foi encontrada diferença estatística. A taxa de prenhez para os grupos ALTA (81,82%) e BAIXA (54,55%) não foi estatisticamente diferente. Conclui-se que a deposição de sêmen no útero, leva a um processo inflamatório do endométrio, e esta pode alterar a hemodinâmica uterina detectável por ultrassonografia Doppler em éguas. Não existe diferença significativa na resposta inflamatória entre as qualidades de sêmen. A inseminação com sêmen congelado de menor qualidade não altera a taxa de prenhez, mas são necessários mais estudos para verificar esta diferença. / The female reproductive tract soundness, as well as semen quality are factors that interfere in fertility. The aims of this study were to evaluate inflammatory uterine response and pregnancy rate in mares, considering uterine hemodynamics and endometrial cytology after artificial insemination (IA) with frozen semen of high and low quality. Two experiments were executed for the present study. For Experiment 1, fifteen mares were randomly distributed between four groups: CT - control: mimic of the procedure of IA (n=7), DIL: intrauterine infusion of skim milk semen extender (n=7), ALTA: IA with high quality semen (n=7), and BAIXA: IA with low quality semen (n=7). Uterine evaluation was done using transrectal Doppler ultrasonography by Spectral and Color-flow modes on seven moments: immediately before ovulation induction (TIO), immediately before AI (TIA), 2 (T2), 6 (T6), 12 (T12), 24 (T24) and 48 (T48) hours after IA. There were considered the numerical values of resistance index (RI) of uterine arteries and vascularity scores (EV) of uterine horns. Endometrial cytology was done at 6 h after IA. On Experiment 2, were used 12 mares which their cycles were distributed between the treatments: CT - control: only mimic of IA procedure (n=8), DIL: intrauterine infusion of semen extender (n=8), ALTA: IA with high quality semen (n=8), and BAIXA: IA with low quality semen (n=8). The experimental design was a Latin Square. Uterine evaluation was done using transrectal Doppler ultrasonography by Spectral and Color-flow modes on three moments: before ovulation induction (TIO), immediately before AI (TIA) and 6 hours (T6) after IA. Endometrial cytology was done at 6 h after IA. In this experiment it was considered the pregnancy rate comparing the cycles for groups ALTA e BAIXA. The pregnancy diagnosis was done 14 days after ovulation. It was used the Mixed Procedure (PROC MIXED) from SAS (Version 9.3) for statistical analysis and significant difference was considered when p≤0.05. On Experiment 1, no statistical difference was found between the groups for uterine hemodynamic values RI and EV. There was a significant increase of inflammatory cells on the mares inseminated with low quality semen, however it wasnt different from the group if mares inseminated with high quality semen. On Experiment 2, there was no statistical difference between the groups for RI values, but the uterine EV was higher for the groups inseminated with high and low quality when compared with the control group. There was no statistical difference on endometrial cytology. There was no statistical difference on pregnancy rate for the groups ALTA (81,82%) and BAIXA (54,55%). As a conclusion, the deposition of semen in the uterus causes an inflammatory process on the endometrium, and it could alter uterine dynamics detected by Doppler ultrasonography in mares. It does not exist significant difference on the inflammatory response between semen qualities. Low quality frozen-semen insemination does not alter pregnancy rate, but more studies are necessary in order to verify this difference.

A hemoglobina de Glossoscolex paulistus (HbGp) é caracterizada por uma massa molecular de 3.600 kDa, alta estabilidade oligomérica, resistência a auto-oxidação, e alta afinidade em ligar oxigênio. A estrutura quaternária desta proteína apresenta 144 cadeias com grupo heme (globinas) e 36 cadeias sem grupo heme (linkers), dispostos em duas camadas hexagonais. No presente trabalho, foi realizado o estudo da estabilidade da oxi-HbGp frente aos processos de dissociação oligomérica e desnaturação, utilizando duas classes de desnaturantes, ou seja, o surfactante brometo de dodeciltrimetilamônio (DTAB), e os agentes caotrópicos cloridrato de guanidina (GuHCl) e ureia. Convém mencionar ainda, que este estudo foi desenvolvido através do uso de duas sondas fluorescentes, 1-Anilino-8-naftaleno-sulfonato (1,8-ANS) e fluoresceína isotiocianato (FITC), usando as técnicas de absorção óptica, fluorescência estática, espalhamento de luz dinâmico (DLS) e fluorescência resolvida no tempo. Os resultados de fluorescência estática mostram que o DTAB induz um aumento na intensidade de emissão de fluorescência da sonda ANS, com o deslocamento do máximo de emissão para o azul de 517 para 493 nm. Duas transições são observadas, em 2,5 e 9,5 mmol/L de DTAB, e estão associadas à interação da sonda ANS com agregados pré-micelares e micelas, respectivamente. Na oxi-HbGp, ANS liga a sítios menos expostos ao solvente, quando comparado às micelas de DTAB, caracterizados pela emissão em 467-472 nm. A adição de DTAB ao sistema oxi-HbGp-ANS, no pH 7,0, induz a agregação da proteína, a dissociação oligomérica e desenovelamento da oxi-HbGp. No pH 5,0, a formação de agregados não foi observada. Além disso, o processo de desenovelamento induzido pelo DTAB apresenta duas transições, a primeira em virtude da dissociação oligomérica, e a segunda, provavelmente, devido à desnaturação das subunidades dissociadas. Por outro lado, GuHCl e ureia com concentrações acima de 1,5 e 4,0 mol/L respectivamente, induzem a desnaturação completa da oxi-HbGp, com redução dos grupos hidrofóbicos na superfície da proteína, e o deslocamento do ANS para o meio aquoso, detectado pela redução de intensidade de fluorescência. A técnica de fluorescência resolvida no tempo permitiu avaliar os valores dos tempos de vida para a sonda 1,8-ANS, bem como, para oxi-HbGp. Por último, a oxi-HbGp foi marcada com a sonda covalente fluoresceína isotiocianato (FITC) em dois valores de pH 7,0 e 9,0, e nas proporções sonda:heme de 1:5 e 2:1. A quantidade de FITC efetivamente ligada a oxi-HbGp por heme foi estimada a partir dos dados de absorção óptica. Supondo que o rendimento quântico de FITC no tampão é 100%, os rendimentos quânticos de FITC ligada a oxi-HbGp também foram encontrados. Além disso, estudos preliminares de dissociação e desnaturação da oxi-HbGp marcada com FITC, na presença do surfactante DTAB, foram realizados. / Glossoscolex paulistus hemoglobin (HbGp) is characterized by a molecular mass of 3,600 kDa, a high oligomeric stability, resistance to oxidation and a high affinity to oxygen. The quaternary structure of this macromolecule consists of 144 globin chains, and 36 additional chains lacking the heme group, named linkers, organized in a double-layered hexagonal structure. In this study, the oxy-HbGp stability, as well as, the oligomeric dissociation and unfolding processes were studied, using two types of denaturants,the surfactant Dodecyl-trimethylammonium bromide (DTAB), and chaotropic agents guanidine hydrochloride (GuHCl) and urea. Moreover, this study was developed based on 8-anilino-1-naphtalene-sulfonic acid (ANS) and fluorescein isothiocyanate (FITC) fluorescence probes, using the techniques of optical absorption, static fluorescence, dynamic light scattering (DLS) and time resolved fluorescence. The results of static fluorescence show that dodecyl-trimethylammonium bromide (DTAB) induces an increase in ANS fluorescence emission intensity, with maximum emission wavelength blue-shifted from 517 to 493 nm. Two transitions are noticed, at 2.50 and 9.50 mmol/L of DTAB, assigned to ANS interaction with pre-micellar aggregates and micelles, respectively. In oxy-HbGp, ANS binds to protein sites less exposed to solvent, as compared to DTAB micelles, characterized by emission at 467 - 472 nm. At pH 7.0, the addition of DTAB to the oxy-HbGp-ANS system induced the protein aggregation, oligomeric dissociation and unfolding of oxy-HbGp. At pH 5.0, no formation of aggregates was observed. Moreover, DTAB-induced unfolding process displays two transitions, one due to oligomeric dissociation and the second one, probably, due to the denaturation of dissociated subunits. On the other hand, guanidine hydrochloride (GuHCl) and urea, at concentrations above 1.5 and 4.0 mol/L, respectively, induce the full HbGp denaturation, with reduction of ANS-bound oxy-HbGp hydrophobic patches on the surface of the proteins. The shift of ANS to the aqueous medium was detected by the reduction in the fluorescence intensity. Time resolved fluorescence technique allowed to evaluate the lifetimes of ANS, as well as, for oxy-HbGp. Finally, oxy-HbGp was labeled with covalent probe fluorescein isothiocyanate (FITC), at pH values 7.0 and 9.0, and at probe: heme ratios of 1:5 and 2:1. The quantity of FITC effectively bound to oxy-HbGp, on the heme basis was estimated from the optical absorption data. Assuming a 100% quantum yield for FITC in buffer, the quantum yield of FITC bound to oxy-HpGp was also estimated. In addition, preliminary studies of dissociation and denaturation of oxy-HbGp labeled with FITC, in the presence of DTAB surfactant, were accomplished.

Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2017-07-13T14:09:49Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) Zenaide S Monte - Tese Doutorado - Defesa 15-jul-2016.pdf: 10509605 bytes, checksum: 9a625f96607c0ccae6d58b896ba38772 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-07-13T14:09:49Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) Zenaide S Monte - Tese Doutorado - Defesa 15-jul-2016.pdf: 10509605 bytes, checksum: 9a625f96607c0ccae6d58b896ba38772 (MD5) Previous issue date: 2016-07-15 / CAPES / Compostos heterocíclicos do tipo pirimidina são conhecidos pela enorme riqueza de seus potenciais biológicos e farmacológicos. Numerosas reações de heterociclização que permitem a obtenção dessa classe de compostos são igualmente reconhecidas, devido à diversidade de atividades e do conhecimento prévio de inúmeras viabilidades sintéticas. As modificações estruturais obtidas na busca da otimização das rotas sintéticas conferem às novas moléculas diferentes propriedades físicas e alteram a reatividade das moléculas, acarretando em mudanças na distribuição nas células e nos tecidos. Essas discretas modificações estruturais podem revelar efeitos biológicos que haviam estado latentes ou eclipsados pelos efeitos colaterais do composto protótipo. Sendo assim, o presente trabalho apresenta a síntese por método convencional dos derivados da pirimidina 3a-q e 5o-q. Estes compostos foram avaliados quanto às propriedades duais: Antimicrobiana e Fotoluminescência, estas apresentaram resultados promissores, podem atuar como boas sondas fluorescentes. Foram realizados também estudos Espectrofotométricos em diferentes solventes além de determinarmos o Cálculo do Orbital Molecular de Fronteira nesta série. Realizou-se também a nanoencapsulação em lipossomas para o composto 3o. Obtivemos também p-arilamidinas 3a-j por método convencional e avaliamos as propriedades Antimicrobiana e Citotóxica, as quais apresentaram resultados significativos. Realizamos a síntese dos derivados pirimidínicos 3a-f e 6a-f pelo método em Irradiação em micro-ondas, em fase sólida e em solução, respectivamente. Estudamos também para estes as propriedades Antimicrobiana e Antioxidante, cujos os resultados foram satisfatórios. Foram obtidos bons rendimentos para todos os compostos obtidos. Um estudo inédito de RMN bidimensional, COSY, HSQC e HMBC foram aplicados às pirimidinas foi realizado, proporcionando a caracterização estrutural destes compostos. Os resultados obtidos apresentaram significativa potencialidades biológicas, farmacológicas e fotofísicas. / Heterocyclic compounds of pyrimidine are known for rich biological and pharmacological potential. A number of heterociclic reactions that enable the obtention of this class of compounds are also recognized, due to the diversity of activities and prior knowledge of their various synthetic viabilities. The structural modifications obtained in search for the best synthetic routes confered different physical properties on the new molecules and altered the reactivity of the molecules, resulting in changes in the distribution in cells and tissues. These discrete structural changes may reveal biological effects that may have been latent or eclipsed by the side effects of the compound prototype. This work presents the synthesis by conventional method of derivatives from pyrimidine 3a-q and 5o-q. These compounds were evaluated for dual properties: antimicrobial and photoluminescence. They showed promising results can act as fluorescent probes. Spectroscopic studies were carried out with different solvents and the Frontier Molecular Orbital calculation for this series was determined. Nanoencapsulation of liposomes for the compound 3o was prepared. The conventional method was used to obtain 3a-j p-arilamidinas. Results were significant for the antimicrobial and cytotoxic properties. Finally, the synthesis of pyrimidines derivatives 3a-f and 6a-f by a new method, solid phase micro-wave and in solution, respectively was carried out. We have studied both the Antimicrobial and Antioxidant properties with satisfactory results. Good yields were obtained for all compounds obtained. New studies of two-dimensional NMR, COSY, HSQC and HMBC were performed besides the characterization of the compounds by standard methods. The results show that the compounds obtained have great biological, pharmacological potential and Photophysical.

A malária é uma das principais causas de morte em muitos países de clima tropical, matando mais de 438 mil pessoas anualmente em todo o mundo. Desta forma, o objetivo do presente trabalho foi sintetizar compostos fluorescentes 2,5- diarilfuranos através da reação de acoplamento cruzado tipo Suzuki-Miyaura e acoplar ao fármaco Primaquina para utilizá-los laboratorialmente como biomarcadores específicos, carreadores de substâncias, parasiticidas, além do desenvolvimento de novo método diagnóstico. Através deste tipo de reação, foram sintetizados 3 compostos fluorescentes: a sonda 3-AFA, 3-AFA ala e a 4-AFAPQ. Inicialmente foram utilizadas células primárias, células da linhagem RAW 264.7 e células eritrocíticas, estas provenientes de camundongos Balb/c inoculados pela via intraperitoneal com 106 EI/mL de P. berghei ANKA GFP. Os compostos fluorescentes sintetizados 3-AFA e 3-AFA ala foram incubados com as células acima citadas e verificou-se a capacidade de as sondas penetrarem e marcarem células sadias e/ou infectadas. A aquisição dos resultados foi realizada por meio de citometria de fluxo e microscopia confocal. A partir daí, utilizou-se também sangue humano proveniente de doação que foi infectado com P. falciparum 3D7. A análise dos resultados realizada com microscopia de fluorescência e testes de EC50 com estes eritrócitos, além de células HepG2. As sondas 3-AFA e 4-AFAPQ foram incubadas com estas células para avaliar a ação parasiticida, bem como a citotoxicidade destes compostos. Nossos resultados mostraram que as sondas 3-AFA e 3-AFA ala não foram capazes de penetrar os macrófagos. Entretanto, foram capazes de atravessar a membrana dos eritrócitos infectados marcando o parasita. Quando os compostos 3- AFA e a 4-AFAPQ foram inseridos em eritrócitos humanos infectados pelo P. falciparum 3D7, foi possível observar que ambos marcaram o parasita em suas 3 fases. Mas resultados de EC50 mostraram que os compostos não possuem efeito parasiticida. E podemos concluir que estes compostos não são citotóxicos ás células possuindo então, um potencial em serem estudados mais a fundo, com algumas modificações em suas estruturas para melhorar assim, sua eficiência quanto a seletividade. Diante destes compostos potencialmente fluorescentes, foi possível também desenvolver um novo método de diagnóstico rápido simples e barato que pode possibilitar o alcance em locais aonde os métodos convencionais de microscopia não chegam. / Malaria is a major cause of death in many tropical countries, killing over 438 thousand people annually worldwide. Thus, the objective of this study was to synthesize fluorescent compounds 2,5-diarylfuranes through cross-coupling reaction like Suzuki-Miyaura and engage the drug Primaquine to use them as laboratory specific biomarkers, carriers of substances, parasiticide, and the development new diagnostic method. Through this type of reaction, three fluorescent compounds were synthesized: probe 3-AFA, 3-AFA ala and 4-AFAPQ. Initially were used primary cells, strain RAW 264.7 cells line and erythrocytic cells, those derived from Balb/c mice inoculated intraperitoneally with 106 IE/mL of P. berghei ANKA GFP. The synthesized fluorescent compounds 3-AFA and 3-AFA ala were incubated with the above said cells and found the ability of penetrating probes and mark healthy cells and/or infected. The acquisition of the results was performed by flow cytometry and confocal microscopy. From there, it was also used human blood from that donation was infected with P. falciparum 3D7. The analysis performed with fluorescence microscopy and EC50 these tests with erythrocytes, and HepG2 cells. The probes 3-AFA and 4-AFAPQ were incubated with these cells to evaluate the parasiticidal activity and cytotoxicity of these compounds. Our results showed that the probes 3-AFA and 3-AFA ala were not able to penetrate macrophages. However, they were able to pass the membrane of the parasite infected erythrocytes marking. When the fluorescents probes 3-AFA and 4- AFAPQ (coupled Primaquine) were inserted into human erythrocytes infected with P. falciparum 3D7, it was observed that both marked the parasite in her 3 phases. But EC50 results showed that the compounds do not have parasiticidal effect. And we can conclude that these compounds are not cytotoxic to the cells having then a potential be studied further, with some modifications in their structures to improve thus efficiency and selectivity. Given these potentially fluorescent compounds, it was possible to develop a new method of simple and inexpensive rapid diagnosis that can enable the range in places where conventional methods of microscopy not arrive.