Thesis (MSc (Biochemistry))--University of Stellenbosch, 2009. / This study: 1. Describes the preparation of unfermented and fermented rooibos methanol and aqueous extracts. 2. Investigates the influence of unfermented and fermented rooibos methanol and aqueous extracts on the binding of natural steroid substrates to ovine adrenal microsomal cytochrome P450 enzymes, demonstrating that the binding of natural steroids is inhibited in the presence of rooibos extracts. 3. Describes an assay demonstrating the inhibitory effect of rooibos extracts on the catalytic activity of cytochrome 17α-hydroxylase (CYP17) and cytochrome 21-hydroxylase (CYP21) in ovine adrenal microsomes. 4. Investigates the influence of unfermented and fermented rooibos methanol extracts on the catalytic activity of individual cytochrome P450 enzymes – CYP17 and baboon CYP21, that are expressed in COS1 cells. 5. Demonstrates that fractions of the unfermented rooibos methanol extract inhibits the binding of natural steroid substrate to microsomal cytochrome P450 enzymes as well as the catalytic activity of baboon CYP21 expressed in COS1 cells. 6. Investigates the inhibitory influence of individual rooibos flavonoids on the catalytic activity of baboon CYP21 expressed in COS1 cells.

Thesis (PhD)--Stellenbosch University, 2012. / ENGLISH ABSTRACT: This study describes: - the characterization and comparison of the enzymatic activity of both Angora and ovine 3βHSD expressed in non-steroidogenic COS-1 cells. The apparent Km and Vmax values for the metabolism of PREG, 17-OHPREG and DHEA were determined; - the characterization of steroid metabolites produced by COS-1 cells coexpressing either Angora or ovine 3βHSD together with Angora CYP17, in the presence and absence of overexpressed Cyt-b5, following the metabolism of PREG and 17-OHPREG. 3βHSD was identified as an additional factor in causing hypocortisolism in the South African Angora goat; - the influence of Cyt-b5 on the enzymatic activity of both Angora and ovine 3βHSD coexpressed in non-steroidogenic COS-1 cells; - the influence of purified ovine live Cyt-b5 and anti-Cyt-b5 IgG on adrenal microsomal 3βHSD activity. Cyt-b5 was shown to specifically augment 3βHSD activity which represents the first documentation of such augmentation in any species; - the overexpression and purification of Angora 3βHSD using a baculovirus expression system coupled with a detergent based enzyme purification method; - the characterization of both substrate and co-factor kinetics for the individual dehydrogenase and isomerase activities of purified 3βHSD, in the presence and absence of purified ovine liver Cyt-b5. Cyt-b5 was shown to increase the affinity of 3βHSD towards NAD+ during the dehydrogenase reaction whilst having no significant influence on the isomerase reaction. This represents the first documentation of Cyt-b5 influencing co-factor binding in any member of the -ydroxysteroid dehydrogenases; - the FRET analysis of COS-1 cells coexpressing 3βHSD-eCFP and Cyt-b5-eYFP fusion proteins, suggesting an allosteric interaction between 3βHSD and Cyt-b5. / AFRIKAANSE OPSOMMING: Hierdie studie beskryf: - die karakterisering en vergelyking van die ensiematiese aktiwiteit van beide Angora en skaap 3βHSD, wat uitgedruk was in nie-steroïed genererende COS-1 selle. Die Km en Vmax waardes tydens die metabolisme van PREG, 17-OHPREG en DHEA was bepaal; - die karakterisering van steroïed metaboliete gegenereer deur COS-1 selle wat Angora of skaap 3βHSD uitdruk saam met Angora CYP17, in die aanwesigheid of afwesigheid van sitochroom b5, na die metaboliseering van PREG en 17-OHPREG. 3βHSD was geïdentifiseer as ‘n bydraende faktor in die oorsaak van hipokortisolisme in die Suid-Afrikaanse Angorabok; - die invloed van sitochroom b5 op die ensiematiese aktiwiteit van beide Angora en skaap 3βHSD wat saam uitgedruk was in nie-steroïed genererende COS-1 selle; - die invloed van gesuiwerde skaap lewer sitochroom b5 en sitochroom b5 teenstof op mikrosomale 3βHSD aktiwiteit. Dit is getoon dat sitochroom b5 die aktiwiteit van 3βHSD spesifiek verhoog. Hierdie studie verteenwoordig die eerste dokumentasie van so ‘n verhoging in enige spesie; - die uitdrukking en suiwering van Angora 3βHSD deur middel van ‘n bakulo-virus sisteem gekoppel aan ‘n detergent gebaseerde ensiem suiwerings metode; - die karakterisering van beide substraat en ko-faktor kinetika vir die afsonderlike dehidrogenase en isomerase aktiwiteite van gesuiwerde 3βHSD, in die aanwesigheid of afwesigheid van gesuiwerde sitochroom b5. Dit is getoon dat sitochroom b5 die affiniteit van 3βHSD teenoor NAD+ tydens die dehidrogenase reaksie verhoog sonder om ‘n beduidende invloed op die isomerase reaksie te hê. Hierdie studie verteenwoordig die eerste dokumentasie van sitochroom b5 wat ko-faktor binding beïnvloed in enige lid van die hidroksisteroïed dehidrogenase familie van ensieme; - die analise van FRET sein in COS-1 selle wat beide 3βHSD-eCFP en Cyt-b5- eYFP fusie proteïene uitdruk. Die resultate stel voor dat sitochroom b5 3βHSD aktiwiteit beïnvloed deur middel van ‘n allosteriese meganisme.

Thesis advisor: Charles S. Hoffman / In this thesis, I describe the development of a screening platform for detecting PDE8A inhibitors using the cAMP-dependent glucose sensing pathway of the fission yeast Schizosaccharomyces pombe, which led us to discover several PDE8A selective inhibitors. In this system, the only PDE of the fission yeast is replaced with mammalian PDE8A1 in strains that have been engineered such that PDE inhibition is required to allow cell growth. Using this system, I screened 56 compounds obtained from PDE4 and PDE7 high throughput screens (HTSs) and identified a PDE4-PDE8 dual specificity inhibitor. Using this as a positive control, I developed a robust high-throughput screen (HTS) for PDE8A inhibitors and screened 240,267 compounds at the Harvard Medical School ICCB Screening Facility. Approximately 0.2 % of the screened compounds were potential PDE8A inhibitors with 0.03% displaying significant potency. Secondary assays of 367 of the most effective compounds against strains expressing PDE8A (both full length and catalytic domain), PDE4A and PDE7A or PDE7B led to the selection of structurally diverse compounds for further testing. To profile the selectivity of twenty-eight of these compounds, dose response assays were conducted using 16 yeast strains that express different PDE isoforms (representing all PDE families with the exception of the PDE6 family). These assays identified compounds with different patterns of inhibition, including structurally-distinct PDE8A-specific inhibitors. By evaluating the effects of these compounds for steroid production in mouse Leydig cells, biologically active compounds that can elevate steroid production were identified. / Thesis (PhD) — Boston College, 2011. / Submitted to: Boston College. Graduate School of Arts and Sciences. / Discipline: Biology.

Perdas embrionárias e alterações gestacionais são frequentemente observadas em prenhezes de embriões bovinos manipulados in vitro. Sabe-se que tais anormalidades são resultantes de alterações epigenéticas ocasionadas pela manipulação dos gametas e/ou do embrião durante as técnicas de reprodução assistida (ARTs), com destaque para as técnicas de fecundação in vitro (FIV) e da clonagem por transferência nuclear de células somáticas (SCNT). Tais alterações resultam em distúrbios no desenvolvimento do concepto em algum momento crítico entre a fertilização e o parto, fornecendo bons modelos de estudos sobre a fisiopatologia de perdas embrionárias e dos distúrbios de desenvolvimento. Caracterizam-se como momentos críticos após a transferência do embrião (TE) o desenvolvimento embrionário no útero, o reconhecimento materno da gestação, a placentação e o desenvolvimento da placenta e do feto, os quais tem de ser transpassados sem nenhuma falha, permitindo um desenvolvimento normal do concepto até o termo. Sendo assim, o presente trabalho abordou três fases distintas do amplo período gestacional em prenhezes por ARTs. O Estudo 1 foi realizado durante o período peri-reconhecimento materno da gestação e objetivou descrever a abundância de expressão de genes estimulados pelo interferon tau (ISGs) de células mononucleares do sangue periférico (PBMCs) maternas em gestações oriundas de ARTs no primeiro mês de gestação; o Estudo 2 compreendeu os primeiros 35 dias de gestação e objetivou descrever as mudanças morfológicas e vasculares do complexo útero-concepto-ovário e o estímulo à expressão de ISGs em PBMCs em gestações de conceptos clonados por SCNT com diferentes fenótipos de desenvolvimento, sendo esses denominados gestação anembrionada e CL persistente; e o Estudo 3 foi conduzido durante o período pré-parto e objetivou descrever as alterações na produção de esteroides sexuais e corticosteroides em gestações produzidas por ARTs. Três hipóteses foram testadas: (1) Gestações de conceptos clonados por SCNT apresentam uma baixa e mais tardia estimulação de ISGs em PBMCs maternas quando comparadas com gestações de conceptos produzidos por FIV e IA; (2) O concepto clonado por SCNT apresenta um menor estímulo sobre mudanças morfológicas e vasculares do complexo útero-ovário e ISGs em PBMCs maternas durante os primeiros 35 dias de gestação, quando comparado com conceptos oriundos de IA; e (3) Gestações de embriões oriundos de ARTs apresentam alterações na dinâmica esteroidogênica no pré-parto quando comparados com gestações de IA. No estudo 1 foram coletadas amostras de sangue de gestações produzidas por inseminação artificial (IA), FIV e clonagem por SCNT, nos dias 15, 18, 20, 22, 24, 26, 28 e 31 pós-ovulação e foi realizada mensuração da abundância de transcritos de ISGs (OAS1 e ISG15) em PBMCs maternas. No estudo 2, gestações produzidas por IA e clonagem por SCNT, foram submetidas a escaneamentos ultrassonográficos dos ovários, útero e concepto a cada 3 dias do dia 14 ao 35 (dia 0 = ovulação) e amostras de sangue foram coletadas nos dias 15, 18, 20, 22, 24, 26, 28 e 31 para mensuração da abundância de transcritos de ISGs (OAS1 e ISG15) em PBMCs maternas. No estudo 3, foram coletadas amostras de sangue no último mês em gestações naturais, oriundas de FIV e de clonagem por SCNT para análise hormonal de 10 esteroides utilizando o método de espectrometria de massas multi-hormonal de alta resolução LC-MS/MS. O primeiro estudo mostrou semelhanças na expressão de genes estimulados pelo IFNT em gestações oriundas de ARTs e produzidas por IA. Entretanto, a estimulação nas gestações oriundas de ARTs aparentou ser quatro dias mais prolongada, sugerindo uma maior funcionalidade do trofectoderma em conceptos oriundos de ARTs. O segundo estudo demonstrou um aumento na expressão de ISGs em PBMCs maternas tanto em gestações de conceptos normais quanto em anormais, justificando a manutenção da função luteal mesmo na ausência de detecção do concepto por ultrasonografia. No terceiro estudo, demonstrou-se alterações na esteroidogênese nas gestações de embriões FIV e clonados no último mês de gestação, sendo essas compatíveis com a hiperativação da enzima aromatase durante todo o último mês de gestações oriundas de FIV e hiperativação das enzimas P450C11 e P450C21 trinta dias antes do parto em gestações oriundas de clonagem por SCNT. O presente estudo concluiu que conceptos oriundos de FIV e clonagem por SCNT apresentam um prolongamento no estímulo de ISGs pelo IFNT, conceptos clonados anormalos apresentam estímulo de ISGs, o que justifica a manutenção da função luteal, e, por fim, a cascata esteroidonênica que culmina com o parto apresenta-se alterada em gestações oriundas de FIV e clonagem por SCNT. / Pregnancy losses and gestational abnormalities are frequently observed in pregnancies from in vitro produced embryos in bovines. It is known that these abnormalities are due to epigenetic changes from the manipulation of gametes and/or embryo during the use of assisted reproduction techniques (ARTs), especially for the in vitro fertilization (IFV) and cloning by somatic cells nuclear transfer (SCNT). These changes results in disturbances of conceptus development in any critical stage between the fertilization and parturition, which provides good models for the study of physiopathology of embryo losses and disturbances of development. Critical stages after the embryo transfer (ET) to the uterus are characterized as the maternal recognition of pregnancy, placentation, and fetal-placental development, which needs to be surpassed without failures, in order to develop a normal conceptus until term. Therefore, the present work approached three distinct phases of the wide gestational period in pregnancies from ARTs. The Study 1 was conducted during the maternal peri-recongnition of pregnancy period and aimed to describe the expression of interferon stimulated genes (ISGs) in maternal peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) in pregnancies derived of ARTs; the Study 2 comprise the first 35 days of pregnancy and aimed to describe morphological and vascular changes of the complex uterus-ovaries-conceptus, as well as the expression of ISGs in maternal PBMCs in pregnancies of conceptus cloned by SCNT with different phenotypes of development, denominated as anembryonic gestation and persistent CL; the Study 3 was conducted during the pre-partum period and aimed to describe changes in the production of sexual steroids and corticosteroids during the last month of pregnancies derived of ARTs. Three hypothesis were tested: (1) Pregnancies of conceptus cloned by SCNT presented a decrease and delay in the stimulation of ISGs in maternal PBMCs when compared with conceptuses produced by IFV and AI; (2) Stimulus from the conceptus for changes in the morphology and vasculature of the the uterus-ovarian complex, detected by ultrasonography in B and Doppler modes, and the stimulation of ISGs in maternal PBMCs during the first 35 days of pregnancy of conceptus cloned by SCNT are less intense when compared with conceptus derived from AI; and (3) Pregnancies derived of ARTs present changes in the steroidogenic dynamics in the pre-partum, when compared with pregnancies derived from AI. In Study 1 blood samples were collected from pregnancies produced by AI, IVF, and cloning by SCNT, at days 15, 18, 20, 22, 24, 26, 28, and 31 post-ovulation for the measurement of abundance of transcripts of ISGs (OAS1 and ISG15) in maternal PBMCs. In Study 2, pregnancies derived of AI and cloning by SCNT, were submitted to ultrasonographic scans for the evaluation and description of morphological and vascular changes in ovaries, uterus, and conceptus every 3 days from day 14 to 35 (day 0 = ovulation) and blood samples were collected on days 15, 18, 20, 22, 24, 26, 28 e 31 for the measurement of the abundance of transcripts of ISGs (OAS1 and ISG15) in maternal PBMCs. In Study 3, blood samples were collected during the last month of pregnancies naturally conceived, derived of IVF, and cloned by SCNT for the analysis of 10 steroids using the method of mass spectrometry high resolution LC-MS/MS. The first study showed similarities in the ISGs expression stimulation in pregnancies derived of ARTs and AI. However, the stimulation in the ART derived pregnancies was apparently 4 days longer, suggesting a greater placental function in conceptus derived of ARTs. The second study showed an increase in ISG expression in both normal and abnormal conceptus development, which justifies the maintenance of CL in the absence of a conceptus structure detected by ultrasonography. In the third study, was detected changes in the steroidogenesis of pregnancies derived of IFV and cloning by SCNT during the last month of pregnancy, which are compatible with the hyperactivation of the aromatase enzyme during the last month of IFV derived pregnancies, and hyperactivation of the enzymes P450C11 and P450C21 thirty days before parturition in pregnancies derived of cloning by SCNT. The present study concludes that conceptus derived of IFV and cloning by SCNT present a prolonged stimulus of ISGs, cloned conceptus with anomalous development presents a stimulus of ISGs, which justifies the CL function maintenance, and, ultimately, the steroidogenic cascade that culminates with the term is altered in pregnancies derived from IFV and cloning by SCNT.

O glifosato-Roundup é um herbicida amplamente utilizado em diversas culturas agrícolas. Sua toxicidade reprodutiva está relacionada com a inibição da proteína StAR e da enzima aromatase, causando in vitro redução significativa da produção de testosterona e estradiol. Este trabalho teve como objetivo verificar esse efeito in vivo, utilizando-se ratos Wistar machos pré-púberes como modelo experimental. Utilizou-se 68 machos tratados dos 23 aos 53 dias de idade com as doses de 0, 5, 50 e 250 mg/kg de peso vivo por gavagem uma vez ao dia. Foram avaliados a progressão da puberdade, o desenvolvimento corporal, a produção hormonal de testosterona, estradiol e corticosterona, morfologia testicular e da glândula adrenal, função renal e hepática e histopatologia renal e hepática. As análises estatísticas utilizadas foram a análise de variâncias de uma via ANOVA, de duas vias MANOVA ou Kruskall-Walis e pós-testes de Tukey-Kramer, Fisher ou de Dun. O herbicida glyphosate-Roundup alterou de forma significativa a progressão da puberdade de forma dose dependente, bem como se observou a redução na produção de testosterona e alterações na morfologia dos túbulos seminíferos. A morfologia da glândula adrenal e a produção de corticosterona não foram afetadas pelas doses utilizadas nesse estudo. Observou-se comprometimento da função renal e alterações patológicas nesse órgão. Não foram evidenciadas alterações hepáticas. O crescimento corporal dos animais não foi influenciado pelo tratamento. Pode-se concluir que esse herbicida é um potente disruptor endócrino in vivo, causando distúrbios no desenvolvimento reprodutivo e na produção hormonal dos animais. / The glyphosate-Roundup is a widely pesticide used in several culturas agrícolas. Its reproductive toxicity is associated to inhibition of StAR protein and aromatase enzime that cause in vitro significantly reduction in testosterone and estradiol production. The objective of this study was to evaluate the in vivo effects of inhibition of StAR protein and aromatase enzyme, using prepubertal male Wistar rats like experimental model. 68 animals were exposed once a day by gavage to glyphosate-Roundup in following doses: 0, 5, 50 or 250 mg/kg of body weight. The end points were puberty progression, body development, testosterone, estradiol and corticosterona productions and testicular and adrenal morphology, renal and liver function and histopatology. The statistical analysis used were one-way ANOVA, multi-way ANOVA or Kruskall-Walis and posthoc tests of Tukey-Kramer, Fisher or Dun. The herbicide glyphosate-Roundup changed significantly the puberty progression in dose-dependent manner, as well reduction in testosterone production and alterations in testicular morphology. There were not observed alterations in adrenal morphology or corticosterone production in the doses used in this study. The renal function and histopatology were altered in treated groups while liver function wasn\'t. The body development was not influenced by the exposure. In conclusion, glyphosate-Roundup is a potent endocrine disruptor in vivo that cause problems in reproductive development and hormonal synthesis in exposure animals.

No Estado do Maranhão, na região da Baixada Maranhense, presenta na fauna silvestre o réptil Kinosternon scorpioides, um quelônio de água doce popularmente conhecido como jurará e que possui valor social, econômico e ambiental para os ribeirinhos da cidade de São Bento. Este estudo contempla suas características biológicas reprodutivas baseadas em seu ambiente natural, com o intuito de permitir a preservação e o estabelecimento de planos de manejo reprodutivo e de uso sustentável da espécie. Recentemente poucos estudos em todo o mundo tratam sobre os aspectos do ciclo reprodutivo de tartarugas em face das características endócrinas, na América do Sul estudos desse tipo são recentes e escassos, sendo assim este é o primeiro estudo, que se tem conhecimento, que elucida um padrão sazonal reprodutivo da espécie K. scorpioides, associando hormônios gonadais com aspectos comportamentais. Trinta e oito animais adultos tiveram seus órgãos reprodutivos caracterizados para as enzimas esteroidogênicas P450 aromatase, P450c17 e PNADPH redutase através de imunomarcação e blotting, além de índice gonadossomático, morfometria e concentração de testosterona, corticosterona e estradiol pela técnica de radioimunoensaio. As mudanças biométricas, morfometria celular e a esteroidogênese testicular entre os períodos chuvoso e seco sugerem que o estrógeno produzido pelas células de leydig podem afetar a produção e a apoptose de células germinais durante o processo de espermatogênese, e a presença das enzimas P450aromatase e P450c17 em células de leydig acompanhados com a recrudescência testicular também reforça a ideia, de que elas podem desempenhar um papel na quiescência testicular. Esse trabalho evidenciou que as enzimas citocromo P450, citocromo P450c17 e NADPH-citocromo P450-redutase estão presentes no testículo e epidídimo nos diferentes períodos climáticos e podem estar relacionados à síntese de testosterona em tartarugas concordando com os diferentes achados para biometria e espermiogênese nos períodos chuvoso e seco, o que, nos leva a sugerir um estado de quiescência durante o período seco e atividade espermatogênica no período chuvoso, semelhante ao que ocorre com as espécies que apresentam comportamento reprodutivo sazonal / In the state of Maranhão, in the lowland region, the reptile Kinosternon scorpioides, a freshwater chelonian, popularly known as swear has social, economic and environmental value to the riparian of the city of São Bento. This study includes reproductive biological characteristics based on their natural environment in order to enable the preservation and the establishment of reproductive management plans and sustainable use of the species. To date, few studies around the world address the aspects of the reproductive cycle of the turtles in the face of the endocrine features. In South America, these studies are recent and scarce. So this is the first study that elucidates a reproductive seasonal pattern of the species K. scorpioides, by associating gonadal hormones with behavioral aspects. Thirty-eight adult animals had their reproductive organs characterized for P450 steroidogenic enzyme aromatase, P450c17 and NADPH reductase by immunostaining and immunoblotting, and gonadossomatic index, morphology and concentration of testosterone, corticosterone and estradiol by radioimmunoassay. Biometric changes, cell morphology and testicular steroidogenesis between the rainy and dry seasons suggests that the estrogen produced by the leydig cells can affect the production and apoptosis of germ cells during spermatogenesis process; and the presence of P450aromatase and P450c17 enzymes in the leydig cells accompanied with testicular recrudescence also reinforces the idea that they may play a role in testicular quiescence. This work showed that the cytochrome P450 enzymes, P450c17 and NADPH-cytochrome P450 reductase are present in the testis and epididymis at different climatic periods and may be related to testosterone synthesis in turtles agreeing to the different findings for biometrics and spermiogenesis in and dry rainy periods. These findings suggest a state of quiescence during the dry season and spermatogenic activity during the rainy season, similar to those found in species with seasonal reproductive behavior

<p>Rezultati prikazani u ovom radu opisuju efekte in vivo primene atrazina (2-hloro-4-<br />etilamino-6-izopropilamino-s-triazin) na ex vivo steroidogenezu u Leydig-ovim ćelijama<br />peripubertalnih pacova (tretiranih sa 50 mg/kg i 200 mg/kg telesne mase od 23. do 50.<br />dana starosti). Dobijeni rezultati jasno ukazuju da 28-dnevna in vivo primena atrazina<br />snažno inhibira testikularnu steroidogenezu, smanjujući ekspresiju gena za steroidogene<br />enzime i druge regulatorne proteine uključene u kontrolu testikularne steroidogeneze u<br />Leydig-ovim ćelijama peripubertalnih pacova. Rezultati in vivo primene atrazina<br />pokazuju da atrazin snažno inhibira ekspresiju gena za luteinizirajući hormon receptor<br />(LHR), skevendžer receptor-B1 (SR-B1), steroidogeni faktor-1 (SF-1), steroidogeni<br />akutni regulatorni protein (StAR), translokator protein (TSPO), fosfodiesterazu 4B,<br />3&beta;&minus;hidroksisteroid dehidrogenazu (&Eta;SD), CYP17A1 i 17&beta;HSD. Rezultati u okviru ovih<br />istraživanja pokazuju da primena atrazina tokom prepubertalnog perioda razvoja mužjaka<br />pacova dovodi do dozno-zavisnog smanjenja nivoa cAMP i snažne inhibicije androgeneze<br />u prisustvu hCG. Obzirom na blokadu ekspresije LHR, prvog elementa u aktivaciji<br />cAMP-signalnog puta, moglo bi se predpostaviti da je to uzrok blokade androgeneze kod<br />atrazinom-tretiranih životinja. Takođe, rezultati ukazuju na inhibiciju supstrat-stimulisane<br />produkcije androgena paralelno sa redukcijom ekspresije steroidogenih enzima CYP17A1<br />i 17&beta;HSD. U drugom delu ove doktorske disertacije, ispitivan je efekat direktne in vitro<br />primene različitih doza atrazina (1 nM, 1 &mu;M, 20 &mu;M, 50 &mu;M) na ekspresiju i aktivnost<br />steroidogenih enzima u kulturi preči&scaron;ćenih Leydig-ovih ćelija testisa peripubertalnih<br />pacova, pri čemu je zabeleženo stimulatorno dejstvo pomenutog herbicida. Naime,<br />zabeleženo je povećanje bazalne i hCG-stimulisane produkcije testosterona praćeno<br />povećanim nivoom cAMP u medijumu tretiranih ćelija. Pri ispitivanju ekspresije gena za<br />steroidogene enzime i regulatorne proteine, zabeleženo je povećanje ekspresije gena za<br />SF-1, StAR, CYP17A1 i 17&beta;HSD u hCG-stimulisanim uslovima. Takođe, povećana je i<br />produkcija testosterona nakon dodavanja progesterona i androstendiona kao supstrata,<br />kod Leydig-ovih ćelija tretiranih sa atrazinom. Da bi poku&scaron;ali da objasnimo za&scaron;to postoje<br />razlike u efektu atrazina u zavisnosti od načina primene, postavili smo jednokratni in vivo<br />eksperiment sa atrazinom (tretman sa 50 mg/kg i 200 mg/kg telesne mase, životinje<br />tretirane 50. dana starosti). Rezultati ovih eksperimenata ukazali su na up-regulaciju<br />testikularne steroidogeneze, kao i na povećan nivo cAMP kod životinja tretiranih sa<br />atrazinom Stoga, nivo cAMP se pojavljuje kao karika koja povezuje sva tri kori&scaron;ćena<br />eksperimentalna pristupa. Međutim, ostaje otvoreno pitanje na koji način atrazin utiče na<br />modulaciju nivoa cAMP i to pitanje predstavlja motiv za dalja istraživanja. Sumarno,<br />dobijeni rezultati ukazuju da 24-časovni tretman atrazinom izaziva povećanje, a<br />prolongirani tretman snažno smanjenje steroidogenog kapaciteta Leydig-ovih ćelija<br />peripubertalnih pacova.</p> / <p> In the present study, we investigated the effects of oral dosing of atrazine (2-chloro-4-<br /> ethylamino-6-isopropylamino-s-triazine) to peripubertal male rats (50 mg/kg and 200<br /> mg/kg body weight daily from postnatal day 23 to 50) on ex vivo Leydig cell<br /> steroidogenesis. Leydig cells from treated rats were characterised by significant decline in<br /> mRNA transcripts of several genes responsible for steroidogenesis: luteinizing hormone<br /> receptor (LHR), scavenger receptor-B1, steroidogenic acute regulatory protein (StAR),<br /> translocator protein, steroidogenic factor-1 (SF-1), phosphodiesterase 4B,<br /> 3&beta;&minus;hydroxysteroid dehydrogenase (&Eta;SD), CYP17A1 and 17&beta;HSD. In the presence of<br /> human chorion gonadotropin, the dose-dependent decrease in extra cellular cAMP level<br /> and accordingly strong inhibition of androgenesis were obtained. The transcription of<br /> LHR gene in Leydig cells of atrazine-treated rats was down-regulated in a dose-dependent<br /> manner, which could be the reason for reduction in cAMP level and expression of cAMPdependent<br /> genes. The results also indicated inhibition of substrate-stimulated androgen<br /> production in parallel with reduced expression of steroidogenih enzymes CYP17A1 and<br /> 17&beta;HSD. In the second part of this study we examined direct 24 h in vitro effect of<br /> different doses of atrazine (1 nM, 1 &mu;M, 20 &mu;M, 50 &mu;M) on expression and activity of<br /> steroidogenic enzymes in purified Leydig cells obtained from peripubertal rats. Obtained<br /> results indicated that 24 h-incubation of peripubertal Leydig cells in the presence of<br /> atrazine increased steroidogenic capacity of that cells. Increased basal and hCGstimulated<br /> testosterone production were accompanied by increasing levels of cAMP in the<br /> medium of treated cells. Also, in comparison to controls, gene expression revealed<br /> increased expression of SF-1, StAR, CYP17A1 and 17&beta;-HSD. When Leydig cells were<br /> challenged with progesterone and &Delta;4&ndash;androstenedione, testosterone production was<br /> increased in atrazine chalenged Leydig cells. To address these two opposite effects of<br /> atrazine we performed 24 h in vivo experiment in which peripubertal male rats (on<br /> postnatal day 50) were exposed to single atrazine treatment (50 mg/kg- and 200 mg/kgbody<br /> weight by gavage), and 24 h later, Leydig cells were isolated and testosterone levels<br /> in medium determined in basal and in hCG-stimulated conditions after 2 h-incubation<br /> period. Obtained results indicated that single in vivo exposure to atrazine was also<br /> accompanied 24 h later by up-regulation of Leydig cell androgenesis and increased cAMP<br /> level. According to the results obtained in this study, it seems that modulation of cAMP<br /> levels appear as a link that connects all three experimental approaches. However, the<br /> question of how atrazine affects the modulation of cAMP levels remains open, and<br /> present a motive for further research. In concluson, obtained results indicated that 24 h<br /> treatment with atrazine caused an increase, while prolonged treatment strongly reduce<br /> steroidogenic capacity of peripubertal Leydig cells.</p>

O glifosato-Roundup é um herbicida amplamente utilizado em diversas culturas agrícolas. Sua toxicidade reprodutiva está relacionada com a inibição da proteína StAR e da enzima aromatase, causando in vitro redução significativa da produção de testosterona e estradiol. Este trabalho teve como objetivo verificar esse efeito in vivo, utilizando-se ratos Wistar machos pré-púberes como modelo experimental. Utilizou-se 68 machos tratados dos 23 aos 53 dias de idade com as doses de 0, 5, 50 e 250 mg/kg de peso vivo por gavagem uma vez ao dia. Foram avaliados a progressão da puberdade, o desenvolvimento corporal, a produção hormonal de testosterona, estradiol e corticosterona, morfologia testicular e da glândula adrenal, função renal e hepática e histopatologia renal e hepática. As análises estatísticas utilizadas foram a análise de variâncias de uma via ANOVA, de duas vias MANOVA ou Kruskall-Walis e pós-testes de Tukey-Kramer, Fisher ou de Dun. O herbicida glyphosate-Roundup alterou de forma significativa a progressão da puberdade de forma dose dependente, bem como se observou a redução na produção de testosterona e alterações na morfologia dos túbulos seminíferos. A morfologia da glândula adrenal e a produção de corticosterona não foram afetadas pelas doses utilizadas nesse estudo. Observou-se comprometimento da função renal e alterações patológicas nesse órgão. Não foram evidenciadas alterações hepáticas. O crescimento corporal dos animais não foi influenciado pelo tratamento. Pode-se concluir que esse herbicida é um potente disruptor endócrino in vivo, causando distúrbios no desenvolvimento reprodutivo e na produção hormonal dos animais. / The glyphosate-Roundup is a widely pesticide used in several culturas agrícolas. Its reproductive toxicity is associated to inhibition of StAR protein and aromatase enzime that cause in vitro significantly reduction in testosterone and estradiol production. The objective of this study was to evaluate the in vivo effects of inhibition of StAR protein and aromatase enzyme, using prepubertal male Wistar rats like experimental model. 68 animals were exposed once a day by gavage to glyphosate-Roundup in following doses: 0, 5, 50 or 250 mg/kg of body weight. The end points were puberty progression, body development, testosterone, estradiol and corticosterona productions and testicular and adrenal morphology, renal and liver function and histopatology. The statistical analysis used were one-way ANOVA, multi-way ANOVA or Kruskall-Walis and posthoc tests of Tukey-Kramer, Fisher or Dun. The herbicide glyphosate-Roundup changed significantly the puberty progression in dose-dependent manner, as well reduction in testosterone production and alterations in testicular morphology. There were not observed alterations in adrenal morphology or corticosterone production in the doses used in this study. The renal function and histopatology were altered in treated groups while liver function wasn\'t. The body development was not influenced by the exposure. In conclusion, glyphosate-Roundup is a potent endocrine disruptor in vivo that cause problems in reproductive development and hormonal synthesis in exposure animals.

O corpo lúteo (CL) canino apresenta períodos regulares de formação, atividade e regressão, marcados por intensa remodelação tecidual, o que depende diretamente de aporte energético, em alguns casos mediado pela insulina. Além de seu papel metabólico, a insulina, através de diferentes genes, pode desempenhar um papel fundamental na regulação da esteroidogênese, e consequentemente nas funções do CL de cadelas cíclicas. Nosso objetivo na primeira parte experimental foi mapear os genes diferencialmente expressos no CL, em diferentes estágios do diestro, diretamente relacionados à sinalização insulínica e a esteroidogênese no CL canino, caracterizando sua expressão gênica e proteica. A via secundária de captação de glicose também decorrente da sinalização insulínica foi abordada. Cadelas não gestantes foram submetidas à ovariosalpingohisterectomia a cada 10 dias entre os dias 10 e 60 (n=5/grupo) após a ovulação. Os CL coletados foram utilizados para sequenciamento de RNA (RNA-Seq) e validação por PCR em tempo real, e proteica por Western blotting e imunofluorescência. Na segunda parte experimental, através de cultivo celular, quantificamos a expressão dos genes relacionados à esteroidogênese após estímulo insulínico, e realizamos o bloqueio das vias phosphoinositide 3-kinase (PI3K), mitogen-activated protein kinase 14 (MAPK14) e mitogen-activated protein kinase 1(MAP2K1) para mensuração da produção de esteroides (n=4/grupo). Foram identificados sete genes diferencialmente expressos relacionados à sinalização insulínica: insulin receptor substrate (IRS1), phosphoinositide-3-kinase regulatory subunit 3 (PI3KR3), phosphatidylinositol-4,5-bisphosphate 3-kinase catalytic subunit gamma (PI3KCG), mitogen-activated protein kinase 9 (MAPK9), mitogen-activated protein kinase 13 (MAPK13), mitogen-activated protein kinase 14 (MAPK14) e suppressor of cytokine signaling 1 (SOCS1), e dois genes, cytochrome P450 family 19 subfamily A member 1 (CYP19A1) e hydroxy-delta-5-steroid dehydrogenase, 3 beta (HSD3B), identificados como envolvidos com a esteroidogênese. A via secundária de captação de glicose mostrou que adenylyl cyclase-associated protein (CAP1), CRK proto-oncogene, adaptor protein (CRKII) apresentaram aumento de sua expressão no período em que ocorre o aumento da produção de progesterona (P4), diferente de member of RAS oncogene family (RAP) e ras homolog family member Q (RHOQ) que apresentaram menor expressão gênica nos dias 40, coincidindo com o aumento de estradiol (E2) no diestro. Nos experimentos em cultivo celular, sob estímulo insulínico, a expressão de CYP19A1 não apresentou diferença quando as células eram provenientes do dia 20, diferentemente do dia 40, no qual houve aumento de expressão no grupo tratado com insulina. Em relação à expressão de HSD3B, houve aumento de expressão no dia 20 e 40. A produção de P4 apresentou diminuição com o bloqueio de PI3K, MAPK14 e MAP2K1, enquanto que a produção do E2 apresentou diminuição nos bloqueios com PI3K e MAPK14, e não houve diferença de produção com o bloqueio de MAP2K1. Em conjunto, estes dados sugerem que MAPK e PI3K podem modular a esteroidogênese no CL canino, provavelmente via expressão de HSD3B e CYP19A1. A ativação da via CAP-CrKII-RHOQ-RAP, não esta envolvida neste processo. Concluímos que a insulina é capaz de modular a esteroidogênese no CL canino e que a resposta hormonal ao estímulo insulínico depende do dia do diestro. / The canine corpus luteum (CL) has regular periods of formation, activity and regression marked by intense tissue remodeling, which depends directly on energy supply in some cases mediated by insulin. In addition to its metabolic role, insulin, through different genes, may play a key role in the regulation of steroidogenesis, and consequently in the CL functions of cyclic bitches. Our objective in the first experimental part was to map the differentially expressed genes in CL, at different stages of the diestrus, directly related to insulin signaling and steroidogenesis in canine CL, characterizing their gene and protein expression. The secondary pathway of glucose uptake also resulting from insulin signaling was addressed. Non-pregnant dogs were submitted to ovariosalpingohisterectomy every 10 days between days 10 and 60 (n=5/group) post- ovulation. The collected CL was used for RNA sequencing (RNA-Seq), validation by real-time PCR and protein for Western blotting and immunofluorescence. In the second experimental part, through cell culture we identified different responses of luteal cells after insulin stimulation under the expression of differentially expressed steroidogenesis genes. We also performed phosphoinositide 3-kinase (PI3K), Mitogen-activated protein kinase 14 (MAPK14) and mitogen-activated protein kina 1 (MAP2K1) pathway blockade to measure steroids production (n = 4/group). Seven differentially expressed genes related to insulin signaling were identified: insulin receptor substrate IRS1), phosphoinositide-3-kinase regulatory subunit 3 (PI3KR3), phosphatidylinositol-4,5-bisphosphate 3-kinase catalytic subunit gamma (PI3KCG), mitogen-activated protein kinase 9 (MAPK9), mitogen-activated protein kinase 13 (MAPK13), mitogen-activated protein kinase 14 (MAPK14) and suppressor of cytokine signaling 1 (SOCS1), in addition to two genes, cytochrome P450 family 19 subfamily A member 1 (CYP19A1) and hydroxy-delta-5-steroid dehydrogenase, 3 beta (HSD3B), identified as being involved with steroidogenesis. The secondary glucose uptake pathway showed that adenylyl cyclase-associated protein 1 (CAP1) and CRK Proto-Oncogene, Adaptor Protein (CRKII) increased expression in the period of increased production of progesterone (P4). different than member Of RAS Oncogene Family (RAP) and ras homolog family member Q (RHOQ) showed less gene expression on days 40 p.o., coinciding with the increase of estradiol (E2). In the cell culture experiments under insulin stimulation, the expression of CYP19A1 did not present difference when the cells were coming from day 20, unlike day 40, in which there was increased expression in the group treated with insulin.. HSD3B expression increased on days 20 and 40. The production of P4 presented a decrease with PI3K, MAPK14 and MAP2K1, while that production of E2 decreased with PI3K and MAPK14 blockade, and did not alter with MAP2K1 blockade. Together, these data suggest that MAPK and PI3K can modulate steroidogenesis in the canine CL, probably via HSD3B and CYP19A1 expression. The activation of the CAP-CrKII-RHOQ-RAP pathway is not involved in this process. We conclude that insulin is able modulate steroidogenesis in canine CL and that hormonal response to insulin stimulus depends on the day of the diestrus.

O corpo lúteo (CL) canino apresenta períodos regulares de formação, atividade e regressão, marcados por intensa remodelação tecidual, o que depende diretamente de aporte energético, em alguns casos mediado pela insulina. Além de seu papel metabólico, a insulina, através de diferentes genes, pode desempenhar um papel fundamental na regulação da esteroidogênese, e consequentemente nas funções do CL de cadelas cíclicas. Nosso objetivo na primeira parte experimental foi mapear os genes diferencialmente expressos no CL, em diferentes estágios do diestro, diretamente relacionados à sinalização insulínica e a esteroidogênese no CL canino, caracterizando sua expressão gênica e proteica. A via secundária de captação de glicose também decorrente da sinalização insulínica foi abordada. Cadelas não gestantes foram submetidas à ovariosalpingohisterectomia a cada 10 dias entre os dias 10 e 60 (n=5/grupo) após a ovulação. Os CL coletados foram utilizados para sequenciamento de RNA (RNA-Seq) e validação por PCR em tempo real, e proteica por Western blotting e imunofluorescência. Na segunda parte experimental, através de cultivo celular, quantificamos a expressão dos genes relacionados à esteroidogênese após estímulo insulínico, e realizamos o bloqueio das vias phosphoinositide 3-kinase (PI3K), mitogen-activated protein kinase 14 (MAPK14) e mitogen-activated protein kinase 1(MAP2K1) para mensuração da produção de esteroides (n=4/grupo). Foram identificados sete genes diferencialmente expressos relacionados à sinalização insulínica: insulin receptor substrate (IRS1), phosphoinositide-3-kinase regulatory subunit 3 (PI3KR3), phosphatidylinositol-4,5-bisphosphate 3-kinase catalytic subunit gamma (PI3KCG), mitogen-activated protein kinase 9 (MAPK9), mitogen-activated protein kinase 13 (MAPK13), mitogen-activated protein kinase 14 (MAPK14) e suppressor of cytokine signaling 1 (SOCS1), e dois genes, cytochrome P450 family 19 subfamily A member 1 (CYP19A1) e hydroxy-delta-5-steroid dehydrogenase, 3 beta (HSD3B), identificados como envolvidos com a esteroidogênese. A via secundária de captação de glicose mostrou que adenylyl cyclase-associated protein (CAP1), CRK proto-oncogene, adaptor protein (CRKII) apresentaram aumento de sua expressão no período em que ocorre o aumento da produção de progesterona (P4), diferente de member of RAS oncogene family (RAP) e ras homolog family member Q (RHOQ) que apresentaram menor expressão gênica nos dias 40, coincidindo com o aumento de estradiol (E2) no diestro. Nos experimentos em cultivo celular, sob estímulo insulínico, a expressão de CYP19A1 não apresentou diferença quando as células eram provenientes do dia 20, diferentemente do dia 40, no qual houve aumento de expressão no grupo tratado com insulina. Em relação à expressão de HSD3B, houve aumento de expressão no dia 20 e 40. A produção de P4 apresentou diminuição com o bloqueio de PI3K, MAPK14 e MAP2K1, enquanto que a produção do E2 apresentou diminuição nos bloqueios com PI3K e MAPK14, e não houve diferença de produção com o bloqueio de MAP2K1. Em conjunto, estes dados sugerem que MAPK e PI3K podem modular a esteroidogênese no CL canino, provavelmente via expressão de HSD3B e CYP19A1. A ativação da via CAP-CrKII-RHOQ-RAP, não esta envolvida neste processo. Concluímos que a insulina é capaz de modular a esteroidogênese no CL canino e que a resposta hormonal ao estímulo insulínico depende do dia do diestro. / The canine corpus luteum (CL) has regular periods of formation, activity and regression marked by intense tissue remodeling, which depends directly on energy supply in some cases mediated by insulin. In addition to its metabolic role, insulin, through different genes, may play a key role in the regulation of steroidogenesis, and consequently in the CL functions of cyclic bitches. Our objective in the first experimental part was to map the differentially expressed genes in CL, at different stages of the diestrus, directly related to insulin signaling and steroidogenesis in canine CL, characterizing their gene and protein expression. The secondary pathway of glucose uptake also resulting from insulin signaling was addressed. Non-pregnant dogs were submitted to ovariosalpingohisterectomy every 10 days between days 10 and 60 (n=5/group) post- ovulation. The collected CL was used for RNA sequencing (RNA-Seq), validation by real-time PCR and protein for Western blotting and immunofluorescence. In the second experimental part, through cell culture we identified different responses of luteal cells after insulin stimulation under the expression of differentially expressed steroidogenesis genes. We also performed phosphoinositide 3-kinase (PI3K), Mitogen-activated protein kinase 14 (MAPK14) and mitogen-activated protein kina 1 (MAP2K1) pathway blockade to measure steroids production (n = 4/group). Seven differentially expressed genes related to insulin signaling were identified: insulin receptor substrate IRS1), phosphoinositide-3-kinase regulatory subunit 3 (PI3KR3), phosphatidylinositol-4,5-bisphosphate 3-kinase catalytic subunit gamma (PI3KCG), mitogen-activated protein kinase 9 (MAPK9), mitogen-activated protein kinase 13 (MAPK13), mitogen-activated protein kinase 14 (MAPK14) and suppressor of cytokine signaling 1 (SOCS1), in addition to two genes, cytochrome P450 family 19 subfamily A member 1 (CYP19A1) and hydroxy-delta-5-steroid dehydrogenase, 3 beta (HSD3B), identified as being involved with steroidogenesis. The secondary glucose uptake pathway showed that adenylyl cyclase-associated protein 1 (CAP1) and CRK Proto-Oncogene, Adaptor Protein (CRKII) increased expression in the period of increased production of progesterone (P4). different than member Of RAS Oncogene Family (RAP) and ras homolog family member Q (RHOQ) showed less gene expression on days 40 p.o., coinciding with the increase of estradiol (E2). In the cell culture experiments under insulin stimulation, the expression of CYP19A1 did not present difference when the cells were coming from day 20, unlike day 40, in which there was increased expression in the group treated with insulin.. HSD3B expression increased on days 20 and 40. The production of P4 presented a decrease with PI3K, MAPK14 and MAP2K1, while that production of E2 decreased with PI3K and MAPK14 blockade, and did not alter with MAP2K1 blockade. Together, these data suggest that MAPK and PI3K can modulate steroidogenesis in the canine CL, probably via HSD3B and CYP19A1 expression. The activation of the CAP-CrKII-RHOQ-RAP pathway is not involved in this process. We conclude that insulin is able modulate steroidogenesis in canine CL and that hormonal response to insulin stimulus depends on the day of the diestrus.