Dissertação de Mestrado apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Ciências da Saúde da Universidade do Extremo Sul Catarinense para obtenção do título de Mestre em Ciências da Saúde. / A doença da urina do xarope do bordo (DXB) é um distúrbio metabólico hereditário em que ocorre o acúmulo dos aminoácidos de cadeia ramificada (AACR) leucina, isoleucina e valina, e de seus α-cetoácidos de cadeia ramificada (CACR) α-cetoisocaproico, α-cetometilvalérico e α-cetoisovalérico. Pacientes com DXB podem apresentar, entre outros sintomas, prejuízo neurológico. No entanto, a fisiopatologia subjacente a este dano cerebral permanece pouco esclarecida. Muitas estratégias terapêuticas, incluindo antioxidantes, são estudadas na tentativa de contribuir para o tratamento destes pacientes. Neste contexto, os ácidos graxos (AG) da família ômega-3, conhecidos por atuarem na estrutura e manutenção do sistema nervoso central, estão sendo amplamente estudados e recomendados para gestantes. Adicionalmente ao seu papel estrutural, estes AG são utilizados por atuarem como anti-inflamatórios e antioxidantes. O objetivo do presente estudo foi investigar, mediante dois protocolos de administração, os efeitos do ômega-3 sobre o dano ao DNA, através do ensaio cometa, em hipocampo, estriado e córtex cerebral da prole de ratos com DXB. No primeiro protocolo, investigou-se a suplementação materna com ômega-3 (0,8 g/kg peso corporal) durante o período pré-natal e seus efeitos sobre a prole. No segundo protocolo, investigou-se o tratamento de ratos infantes com ômega-3 (0,1 g/kg peso corporal) no período pós-natal. O modelo crônico de DXB aplicado à prole foi induzido quimicamente pelo pool de AACR (15,8 μL/g peso corporal). Os resultados mostraram que a suplementação materna com ômega-3 durante o período pré-natal não preveniu os danos causados ao DNA no cérebro da prole com DXB. Por outro lado, quando o ômega-3 foi utilizado como tratamento pós-natal, esse reverteu os danos ao DNA nas estruturas cerebrais hipocampo, estriado e córtex dos ratos com DXB. De acordo com estes resultados, pode-se concluir que os metabólitos acumulados na DXB causam dano ao DNA e que o ômega-3 apresentou efeito protetor quando administrado no período pós-natal. Assim, sugere-se que o ômega-3 possa ser utilizado como um possível adjuvante ao tratamento da DXB.

Tese de Doutorado apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Ciências da Saúde da Universidade do Extremo Sul Catarinense, UNESC, para obtenção do título de Doutora em Ciências da Saúde. / A doença da urina do xarope do bordo (DXB) é um distúrbio neurometabólico de herança autossômica recessiva, causado por uma deficiência da atividade do complexo desidrogenase dos α-cetoácidos de cadeia ramificada. Esta deficiência leva ao acúmulo dos aminoácidos de cadeia ramificada (AACR) leucina, isoleucina e valina, bem como de seus α-cetoácidos correspondentes em tecidos e líquidos corporais de pacientes. O acúmulo destes interfere no metabolismo astrocítico e neuronal, sendo que concentrações elevadas de leucina e do ácido α-cetoisocaproico (CIC) são consideradas particularmente tóxicas ao cérebro. Acredita-se que o CIC seja o mais tóxico dos cetoácidos, visto que esse inibiu o consumo de oxigênio cerebral, induziu estresse oxidativo, provocou deficiência na formação de mielina em cerebelo de ratos e está associado ao aparecimento de sintomas neurológicos. No entanto, até o momento, os mecanismos fisiopatológicos não estão completamente estabelecidos. Considerando que a viabilidade neuronal pode ser afetada pela redução dos fatores neurotróficos e pelo estresse oxidativo, o propósito deste estudo foi avaliar os efeitos neuroquímicos da administração intracerebroventricular (ICV) de CIC sobre estruturas cerebrais de ratos com 30 dias de vida. Analisaram-se os níveis proteicos do fator neurotrófico derivado do cérebro (BDNF), do pró-BDNF e do fator de crescimento neural (NGF). Também foram avaliados os níveis de substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBA-RS), proteínas carboniladas, atividade das enzimas superóxido dismutase (SOD) e catalase (CAT), bem como o dano ao DNA em hipocampo, estriado e córtex cerebral uma hora após a administração ICV de CIC. Os resultados demonstraram que a administração de CIC reduziu os níveis proteicos do BDNF em hipocampo, estriado e córtex cerebral, sem alterar os níveis proteicos de pró-BDNF. Adicionalmente os níveis proteicos de NGF mostraram-se reduzidos em hipocampo, observou-se aumento significativo da concentração do marcador de peroxidação lipídica TBA-RS, bem como da quantidade de proteínas carboniladas em todas as estruturas cerebrais estudadas. A enzima CAT teve sua atividade reduzida no estriado, enquanto que a atividade da SOD se mostrou aumentada em hipocampo e estriado dos animais que receberam CIC. Por fim, a administração ICV de CIC ocasionou aumento significativo do índice e da frequência de danos ao DNA em todas as estruturas estudadas. Em conclusão, esses resultados sugerem que o CIC causa um desequilíbrio nos níveis de neurotrofinas, bem como induz estresse oxidativo. Baseando-se em dados da literatura que demonstram que os metabólitos acumulados na DXB causam desmielinização e prejuízos na memória, especula-se que os efeitos do CIC encontrados neste trabalho possam colaborar para tais achados por causar redução do suporte trófico de BDNF e NGF, pelo estresse oxidativo e dano ao DNA. Além disso, os baixos níveis de BDNF e NGF são consistentes com a hipótese que um déficit nestes fatores neurotróficos pode contribuir para alterações estruturais e funcionais do cérebro subjacentes à fisiopatologia da DXB, apoiando a hipótese do processo neurodegenerativo na DXB.

Dissertação apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Ciências da Saúde da Universidade do Extremo Sul Catarinense – UNESC, para obtenção do título de Mestre em Ciências da Saúde. / A doença do xarope do bordo (DXB) é um erro inato do metabolismo causado pela deficiência na atividade do complexo da desidrogenase dos α cetoácidos de cadeia ramificada. Como consequência desse bloqueio ocorre o acúmulo dos aminoácidos de cadeia ramificada (AACR) leucina, isoleucina e valina, bem como seus αcetoácidos e α hidroxiácidos correspondentes. As principais características clínicas apresentadas pelos pacientes com DXB incluem cetoacidose convulsões, apnéia, hipoglicemia, coma, ataxia, retardo psicomotor e retardo mental, bem como edema generalizado e hipomielinização/desmielinização, como evidenciado por estudos de ressonância magnética do sistema nervoso central (SNC). No entanto, os mecanismos fisiopatológicos responsáveis pelos sintomas neurológicos apresentados pelos pacientes com DXB ainda são pouco conhecidos. No presente estudo investigou-se os efeitos da administração aguda de um pool de AACR sobre o imunoconteúdo de alguns marcadores envolvidos na morte celular por apoptose (Bax, Bcl-2, Bcl-xL, caspase 3 e caspase 8), para melhor compreender a fisiopatologia da disfunção neurológica presente nos pacientes com DXB. Ratos Wistar de 10 e 30 dias de vida receberam três administrações de um pool de AACR (15,8 µL/g de peso corporal), com intervalo de 1 hora entre as administrações, por via subcutânea (grupo teste). Os animais do grupo controle receberam três administrações de salina, com intervalo de 1 hora entre as administrações, por via subcutânea. Uma hora após a última administração, os ratos foram mortos por decapitação, o cérebro foi removido e o hipocampo e córtex cerebral foram isolados. A quantificação das proteínas Bax, Bcl-2, Bcl-xL e as caspases 3 e 8 foram mensuradas por Western blotting. Em ratos de 30 dias foi observado um aumento no imunoconteúdo do fator pró-apoptótico Bax e das caspases 3 e 8 no córtex cerebral, por outro lado, houve diminuição das caspases 3 e 8 concomitantemente com aumento dos fatores anti-apoptóticos Bcl-2 e Bcl-xL no hipocampo. Estes resultados sugerem que os AACR induzem apoptose, ativada pela via extrínseca, seguida da ativação da via intrínseca, no córtex cerebral, porém no hipocampo os parâmetros analisados não demonstram alterações. Os presentes resultados contribuem para explicar, pelo menos em parte, as sequelas neurológicas associadas às altas concentrações plasmáticas dos metabólitos acumulados na doença do xarope do bordo. / A doença do xarope do bordo (DXB) é um erro inato do metabolismo causado pela deficiência na atividade do complexo da desidrogenase dos α cetoácidos de cadeia ramificada. Como consequência desse bloqueio ocorre o acúmulo dos aminoácidos de cadeia ramificada (AACR) leucina, isoleucina e valina, bem como seus αcetoácidos e α hidroxiácidos correspondentes. As principais características clínicas apresentadas pelos pacientes com DXB incluem cetoacidose convulsões, apnéia, hipoglicemia, coma, ataxia, retardo psicomotor e retardo mental, bem como edema generalizado e hipomielinização/desmielinização, como evidenciado por estudos de ressonância magnética do sistema nervoso central (SNC). No entanto, os mecanismos fisiopatológicos responsáveis pelos sintomas neurológicos apresentados pelos pacientes com DXB ainda são pouco conhecidos. No presente estudo investigou-se os efeitos da administração aguda de um pool de AACR sobre o imunoconteúdo de alguns marcadores envolvidos na morte celular por apoptose (Bax, Bcl-2, Bcl-xL, caspase 3 e caspase 8), para melhor compreender a fisiopatologia da disfunção neurológica presente nos pacientes com DXB. Ratos Wistar de 10 e 30 dias de vida receberam três administrações de um pool de AACR (15,8 µL/g de peso corporal), com intervalo de 1 hora entre as administrações, por via subcutânea (grupo teste). Os animais do grupo controle receberam três administrações de salina, com intervalo de 1 hora entre as administrações, por via subcutânea. Uma hora após a última administração, os ratos foram mortos por decapitação, o cérebro foi removido e o hipocampo e córtex cerebral foram isolados. A quantificação das proteínas Bax, Bcl-2, Bcl-xL e as caspases 3 e 8 foram mensuradas por Western blotting. Em ratos de 30 dias foi observado um aumento no imunoconteúdo do fator pró-apoptótico Bax e das caspases 3 e 8 no córtex cerebral, por outro lado, houve diminuição das caspases 3 e 8 concomitantemente com aumento dos fatores anti-apoptóticos Bcl-2 e Bcl-xL no hipocampo. Estes resultados sugerem que os AACR induzem apoptose, ativada pela via extrínseca, seguida da ativação da via intrínseca, no córtex cerebral, porém no hipocampo os parâmetros analisados não demonstram alterações. Os presentes resultados contribuem para explicar, pelo menos em parte, as sequelas neurológicas associadas às altas concentrações plasmáticas dos metabólitos acumulados na doença do xarope do bordo.

Tese de Doutorado apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Ciências da Saúde da Universidade do Extremo Sul Catarinense – UNESC, para obtenção do título de Doutora em Ciências da Saúde. / The urine disease maple syrup (MSUD) is a metabolic disorder of autosomal recessive pattern and, if untreated, causes severe neurological impairments. The pathophysiology of neurological deterioration in DXB is poorly understood; however radiological changes are well characterized. The aim of this study was to investigate whether the branched chain amino acids (BCAA) interfere in the regulation of immune and inflammatory processes in the central nervous system and cause brain swelling and effects of responsible mechanisms, and to evaluate the effects of dexamethasone administration on changes caused by the BCAA. The results demonstrate that acute administration of BCAA in infants rats decreased IL-10 levels and increased IL-6 levels in the hippocampus, cerebral cortex, while there was increase in IL-1β levels of IL-6 and TNF-α. The BCAA administration in young rats did not alter cytokine levels in analyzed brain structures. On the other hand, after chronic administration there was decrease in IL-1β and IL-6 in the cerebral cortex, the hippocampus while there was a decrease in the levels of IL-6, IL-10 and IFN-γ. Therefore, we evaluated the effect of acute administration of BCAA on the water content, the activity of the Na +, K + -ATPase and the permeability of the blood-brain barrier (BBB) in the hippocampus and cerebral cortex of rats infants, and the influence of dexamethasone administration. The results demonstrate that acute administration of cerebral edema caused BCAA, with the increase of water content in the brain. It was also observed a decrease in activity of the Na +, K + -ATPase and an increase in the content of sodium fluorescein, suggesting increased BBB permeability to small molecules, in the hippocampus and cerebral cortex. The dexamethasone administration is capable of preventing cerebral edema, inhibition activity of the Na +, K + -ATPase and was able to maintain the sodium fluorescein content similar to the control group in these structures. Finally, we evaluated the effects of treatment with dexamethasone on the levels of pro inflammatory cytokines and anti-rat infants undergoing acute administration of BCAA. The results demonstrated that treatment with dexamethasone was able to prevent the increase in IL-1β and TNF-α levels in the cerebral cortex and increased IL-6 levels in the hippocampus and cerebral cortex. However, treatment with dexamethasone was unable to prevent a decrease in IL-10 levels caused by administration of BCAA. In conclusion, the results showed that the BCAA induce changes in the immune system in the brain of rats subjected to the experimental model. Coupled with inflammation installed on animals it has been demonstrated that the BCAA cause cerebral edema in rats infants, and these effects may be directly related to inhibition of Na+, K+-ATPase and with increasing BBB permeability, furthermore, it was observed that administration of dexamethasone reversed these effects. / A doença da urina do xarope do bordo (DXB) é um distúrbio metabólico de caráter autossômico recessivo e, quando não tratada, ocasiona graves sequelas neurológicas. A fisiopatologia da deterioração neurológica na DXB é pouco compreendida; porem as alterações radiológicas estão bem caracterizadas. O objetivo deste trabalho foi investigar se os aminoácidos de cadeia ramificada (AACR) interferem na regulação de processos imunológicos e inflamatórios no sistema nervoso central e causam edema cerebral bem como avaliar os mecanismos responsáveis por esse efeito e efeitos da administração de dexametasona sobre as alterações provocadas pelos AACR. Os resultados demonstraram que a administração aguda de AACR em ratos infantes diminuiu os níveis de IL-10 e aumentou os níveis de IL-6 no hipocampo, enquanto que no córtex cerebral houve aumento nos níveis de IL-1β, IL-6 e TNF-α. A administração de AACR em ratos jovens não alterou os níveis de citocinas nas estruturas cerebrais analisadas. Por outro lado, após a administração crônica houve diminuição nos níveis de IL-1β e IL-6 no córtex cerebral, enquanto que no hipocampo observou-se diminuição nos níveis de IL-6, IL-10 e IFN-γ. Logo, foi avaliado o efeito da administração aguda de AACR sobre o conteúdo de água, atividade da Na+,K+-ATPase e a permeabilidade da barreira hematoencefálica (BHE) no hipocampo e córtex cerebral de ratos infantes, e a influência da administração de dexametasona. Os resultados demonstraram que a administração aguda de AACR causou edema cerebral observado pelo aumento do teor de água no cérebro. Observou-se também uma diminuição na atividade da Na+,K+-ATPase e um aumento no conteúdo de fluoresceína de sódio, sugerindo aumento da permeabilidade da BHE a moléculas pequenas, no hipocampo e córtex cerebral. A administração de dexametrasona foi capaz de prevenir o edema cerebral, a inibição da atividade da Na+,K+-ATPase e foi capaz de manter o conteúdo de fluoresceína de sódio similar ao grupo controle nessas estruturas. Por fim, avaliou-se os efeitos do tratamento com dexametasona sobre os níveis de citocinas pró e anti-inflamatórias em ratos infantes submetidos à administração aguda de AACR. Os resultados demonstraram que o tratamento com dexametasona foi capaz de impedir o aumento nos níveis de IL-1β e TNF-α no córtex cerebral e aumentar os níveis de IL-6 no hipocampo e córtex cerebral. Entretanto, o tratamento com dexametasona não foi capaz de impedir a diminuição nos níveis de IL-10 causada pela administração de AACR. Em conclusão, os resultados demonstraram que os AACR induzem alterações no sistema imune no cérebro de ratos submetidos ao modelo experimental. Aliado ao processo inflamatório instalado nos animais demonstrou-se que os AACR causam edema cerebral em ratos infantes, e esses efeitos podem estar diretamente relacionados com a inibição da atividade da Na+,K+-ATPase e com o aumento da permeabilidade da BHE, além disso, foi observado que a administração de dexametasona reverteu estes efeitos.

Orientador: Waldemar Gastoni Venturini Filho / Banca: Léa Silvia Sant'Ana / Banca: Carlos Ducatti / Banca: André Ricardo Alcarde / Banca: Teresa Cristina Zangirolami / Resumo: O objetivo do presente trabalho foi produzir cervejas utilizando cevada como adjunto de malte e compará-las, quanto ao valor calórico, característica físico-química e sensorial, com cervejas puro malte (primeira fase), e com cervejas produzidas com 60% de malte/cevada e 40% de maltose de milho, usado como adjunto (segunda fase). Além disso, verificou-se a possibilidade de quantificar cada um dos adjuntos empregados na fabricação das bebidas, utilizando a metodologia de isótopos estáveis dos elementos químicos carbono (13C) e nitrogênio (15N). A pesquisa foi dividida em duas fases: a) produção de cerveja utilizando malte e cevada em diferentes proporções; b) produção de cerveja utilizando malte, cevada e maltose de milho, sendo que as bebidas foram elaboradas com diferentes quantidades de malte e cevada, porém foi fixada a proporção de maltose de milho. O mosto foi inoculado com levedura cervejeira de baixa fermentação. A fermentação transcorreu a 10oC e foi acompanhada com medições diárias até o valor de 1°Brix acima da atenuação limite. Quando atingiu esse valor, a cerveja foi engarrafada manualmente e levada ao freezer à temperatura de 0°C por 15 dias, para que ocorresse a maturação. A carbonatação ocorreu na própria garrafa, através da fermentação do açúcar residual presente na cerveja, por ação de leveduras remanescentes. No 16º dia, iniciaram-se as análises. Verificou-se que, com a utilização crescente de cevada como adjunto de malte, houve queda na intensidade da cor nos mostos e nas cervejas das fases 1 e 2. O tempo de retenção (estabilidade) da espuma aumentou nas cervejas formuladas com malte e cevada (fase1) e manteve-se igual para os tratamentos que 2 utilizaram malte, cevada e maltose de milho (fase2). A aceitabilidade das cervejas foi menor nas duas fases. A quantidade de calorias encontrada nas bebidas não foi influenciada... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The aim of the present work was to produce beer by using barley as malt adjunct and to compare them, according to its caloric value, physical-chemical and sensorial characteristics, with pure malt beers (first phase), and with beers produced with 60% of malt/barley and 40% of corn maltose, used as an adjunct (second phase). Moreover, the possibility of measuring each one of the adjunct employed in the beverage production was checked, by using the stable isotopic methodology of carbon (13C) and nitrogen (15N) chemical elements. The research was divided into two phases: a) beer production by using malt and barley in different proportions; b) beer production by using malt, barley and corn maltose, having in mind that the beverages were elaborated with different amounts of malt and barley, however the proportion of corn maltose was established. The wort was inoculated with the lager yeast of bottom fermentation. The fermentation passed at 10oC and was followed up with daily measurements to the value of 1oBrix over the limit attenuation. When it reached this value, the beer was bottled by hand and placed in the freezer at the temperature of 0oC for 15 days, for to take place the maturation. The production of CO2 occurred in the bottle, through the residual sugar fermentation present in the beer, by the action of the remaining yeast. In the 16TH day, the analyses were started. Was it verified that, with the increasing utilization of barley as a malt adjunct, there was a decrease of color intensity of worts and in the beers of phases 1 and 2. The time of retention (stability) of the foam increased in the beers which were 4 prescribed with malt and barley (phase 1) and remained equal to the treatments that used malt, barley and corn maltose (phase 2). The acceptability of beers was smaller in the two phases. The quantity of calories found in the beverages was not... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

A doença da urina do xarope do bordo é um erro inato do metabolismo causado pela deficiência severa na atividade do complexo enzimático da desidrogenase de α- cetoácidos de cadeia ramificada. Distúrbios neurológicos são comuns em pacientes com esta doença. Apesar de a leucina ser considerada o principal metabolito tóxico, os mecanismos envolvidos na neuropatologia das lesões cerebrais não são bem entendidos. No presente estudo, avaliou-se o possível efeito preventivo da coadministração de creatina e piruvato sobre os efeitos provocados pela administração de leucina a ratas Wistar durante a gestação e lactação sobre alguns parâmetros de estresse oxidativo, bem como sobre as atividades de certas enzimas envolvidas na rede de fosforiltransferência no córtex cerebral e no hipocampo da prole aos 21 dias de idade. A administração de leucina induziu o estresse oxidativo e alterou as atividades das enzimas piruvatocinase, adenilatocinase, creatinacinase citosólica e mitocondrial. A coadministração de creatina e piruvato foi parcialmente eficaz na prevenção de algumas alterações provocadas pela administração de leucina sobre o estresse oxidativo, mas não nas enzimas da rede de fosforiltransferência. Estes resultados sugerem que a hiperleucinemia materna não tratada pode ser tóxica para o cérebro da prole. / Maple Syrup Urine Disease is an inborn error of metabolism caused by severe deficiency in the activity of branched-chain α-keto acid dehydrogenase complex. Neurological disorders are common in patients with this disease. Although leucine is considered the main toxic metabolite, the mechanisms underlying the neuropathology of brain injury are poorly understood. In the present study, we evaluated the possible preventive effect of the co-administration of creatine plus pyruvate on the effects elicited by leucine administration to female Wistar rats during pregnancy and lactation on some oxidative stress parameters as well as the activities of some enzymes involved in the phosphoryltransfer network in the cerebral cortex and hippocampus of the offspring at 21 days of age. Leucine administration induced oxidative stress and altered the enzymes activities of pyruvate kinase, adenylate kinase, mitochondrial and cytosolic creatine kinase. Co-administration of creatine plus pyruvate was partially effective in the prevention of some alterations provoked by leucine administration on the oxidative stress but not in the enzymes of phosphoryltransfer network. These results suggest that non-treated maternal hyperleucinemia may be toxic to the brain of the offspring.

A doença do xarope do bordo é causada pela deficiência na atividade do complexo desidrogenase dos α-cetoácidos de cadeia ramificada, levando ao acúmulo dos aminoácidos de cadeia ramificada leucina, isoleucina e valina e de seus α- cetoácidos correspondentes nos tecidos e fluidos corporais. Os pacientes podem apresentar atraso no desenvolvimento psicomotor e retardo mental. A patofisiologia da doença não é bem compreendida, contudo, o acúmulo do metabólito tóxico leucina induz alterações metabólicas associadas aos sintomas clínicos. Além disso, a capacidade antioxidante está reduzida nestes pacientes. Creatina, piruvato e taurina são potentes antioxidantes em sistemas biológicos e protegem a célula contra os danos causados pelo estresse oxidativo. Portanto, neste estudo, investigamos os efeitos da administração de leucina e da coadministração de creatina mais piruvato e de taurina em alguns parâmetros da rede de fosforiltransferência e de estresse oxidativo em córtex e hipocampo de ratos. A administração de leucina induziu estresse oxidativo com o aumento de radicais livres, e diminuiu a atividade das enzimas piruvato cinase, adenilato cinase, hexocinase, gliceraldeído-3-fosfato desidrogenase, creatina cinase citosólica e creatina cinase mitocondrial. A coadministração de creatina mais piruvato e de taurina foi capaz de prevenir as alterações causadas pela administração de leucina sobre o estresse oxidativo e as enzimas tiólicas da rede de fosforiltransferência. As correlações significativas entre alguns parâmetros de estresse oxidativo e as enzimas da rede de fosforiltranferência sugerem que a diminuição na atividade das enzimas ocorre devido ao aumento das espécies reativas. Portanto, é possível sugerir que os efeitos nocivos que a leucina causa no cérebro possa contribuir para a disfunção neurológica observada em pacientes com a doença do xarope do bordo, e é possível que a suplementação com creatina, piruvato e taurina possa ser benéfica a estes pacientes. / Maple Syrup Urine Disease is caused by the deficiency of branched-chain α-keto acid dehydrogenase complex activity leading to accumulation of the branched-chain amino acids leucine, isoleucine and valine and their corresponding branched-chain α-keto acids in tissues and body fluids. The affected patients may present psychomotor development delay and mental retardation. The pathophysiology of this disease is not entirely understood. However, the accumulation of toxic metabolite leucine induces profound metabolic alterations and impairment of energy homeostasis associated with clinical symptoms. Moreover, the antioxidant capacity is decreased in these patients. Creatine, pyruvate, and taurine plays a critical role in brain function and are potent antioxidants in biological systems, contributing to cellular protection against oxidative stress. In this study, we investigated the effects of leucine administration and coadministration of creatine plus pyruvate and taurine on some parameters of phosphoryl transfer network and oxidative stress in cerebral cortex and hippocampus of rats. Leucine-induced oxidative stress and diminished the activities of pyruvate kinase, adenylate kinase, hexokinase, glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase, cytosolic creatine kinase, and mitochondrial creatine kinase. Coadministration of creatine plus pyruvate and taurine prevented the alterations provoked by leucine administration on the oxidative stress and the thiol-containing enzymes of phosphoryl transfer network. Significant correlations between some parameters of oxidative stress and the enzymes of the phosphoryl transfer network suggest that the diminution of the enzymes activities is possible due to increase in free radicals. It is possible that these effects of leucine may contribute to the neurological dysfunction observed in patients affected by Maple Syrup Urine Disease. In this case, it is possible that creatine plus pyruvate and taurine supplementation could benefit to the patients.

As deficiências de aprendizado são características comuns em pacientes afetados pela doença do xarope do bordo (DXB) ou pela acidemia metilmalônica. Os sintomas predominantemente neurológicos destas doenças incluem o retardo mental, atraso no desenvolvimento neuropsicomotor, convulsões e alterações neuroradiológicas variadas. Na DXB, a deficiência da atividade do complexo enzimático desidrogenase dos a-cetoácidos de cadeia ramificada acarreta o acúmulo tecidual dos aminoácidos leucina, valina e isoleucina, dos a-cetoácidos correspondentes, ácido a-cetoisocapróico, a-cetoisovalérico e a-ceto-b-metilvalérico, bem como dos a-hidroxiácidos que destes se derivam, ácido a-hidroxiisocapróico, ácido a-hidroxiisovalérico e ácido a-hidroxi-b- metilvalérico. Na acidemia metilmalônica, por sua vez, ocorre um acúmulo tecidual do ácido metilmalônico devido à deficiência da enzima metilmalonil-CoA mutase. Os níveis teciduais destes metabólitos aumentam ainda mais durante crises de descompensação metabólica. No presente trabalho investigamos o efeito da administração intrahipocampal dos metabólitos ácidos acima citados sobre o comportamento de ratos adultos, dez minutos antes ou imediatamente após o treino, em tarefas aversivas (esquiva inibitória) e não aversivas (habituação ao campo aberto). Déficits de aprendizado nas tarefas da esquiva inibitória e da habituação ao campo aberto foram observados para os metabólitos supracitados quando administrados antes do treino, mas não quando foram injetados após o treino. O o ácido metilmalônico injetado dez minutos antes do treino provocou déficit somente no teste de memória espacial, não surtindo efeito sobre a memória quando os animais foram testados na tarefa de esquiva inibitória. O pré-tratamento destes animais com substratos energéticos foi capaz de prevenir o déficit de memória causado por metabólitos acumulados nas doenças estudadas. Quando utilizou-se a creatina monohidratada ou o ácido succínico evidenciou-se prevenção do déficit de memória espacial causado pela administração do ácido a-hidroxiisovalérico no hipocampo de ratos adultos. Por sua vez, apenas o prétratamento com creatina monohidratada foi o único capaz de prevenir o déficit de memória de ratos administrados intrahipocampalmente com o ácido metilmalônico. Os estudos de captação de glutamato por fatias de córtex cerebral de ratos jovens evidenciaram diminuição na captação de L-[3H]glutamato quando as fatias eram incubadas por 23 minutos na presença dos ácidos CIC e HMV (25-50% de diminuição). Em contrapartida, a incubação com o ácido HIV aumentou a captação em 110%, acréscimo que foi prevenido quando ao meio de incubação foi adicionado 1mM de creatina monohidratada. Por último, verificamos que a viabilidade de células de córtex cerebral ou de hipocampo de ratos jovens não foi alterada quando medida através do método do MTT e da determinação da DHL no meio de incubação onde as fatias eram imersas. Em resumo, nossos resultados apontam para alterações importantes no aprendizado de animais tratados intrahipocampalmente com os metabólitos ácidos da DXB em tarefas aversivas e não aversivas, bem como alterações de aprendizado não essencial quando da administração do principal metabólito que se acumula na acidemia metilmalônica (MMA). Além disso, estes déficits comportamentais parecem estar ligados a um comprometimento do metabolismo energético cerebral, visto que o prétratamento com creatina em estudos com metabólitos que se acumulam nas duas doenças (HIV para a DXB e MMA para a acidemia metilmalônica) preveniu o déficit de memória destes animais, bem como o pré-tratamento com succinato evitou o déficit de aprendizado espacial causado pelo HIV nos animais. Por outro lado, antioxidantes ou o antagonista do receptor glutamatérgico NMDA MK-801 não preveniu esses efeitos. Além disso, apresentamos evidências de que o CIC e o HMV ativam o sistema glutamatérgico, bloqueando a captação de glutamato por fatias de córtex cerebral de ratos jovens, levando a um aumento da quantidade dos neurotransmissores na fenda sináptica. / Learning disability is a common feature of patients affected by maple syrup urine disease (MSUD) or methylmalonic acidaemia. The neurological symptoms include mental retardation, delay on neuropsychomotor development, seizures and alteration on neuroradiological images. MSUD is caused by severe deficiency of the branched-chain L-a-keto acid dehydrogenase complex (BCKAD) activity leads to tissue accumulation of aminoacids leucine, valine and isoleucine, the branched chain keto acids, a-ketoisocaproic, a-ketoisovaleric and a-keto-b-methylvaleric, and corresponding a-hydroxyacids, a-hydroxyisocaproic, a-hydroxyisovaleric and a- hydroxy-b-methylvaleric. The tissual accumulation of methylmalonic acid is the biochemical hallmark of the methylmalonic acidaemia because the methylmalonyl-CoA mutase is defective on this disease. The tissual levels of these metabolites are more proeminents in crisis of metabolic decompensation. In the present study we investigated the effect of acute administration of the acid metabolites cited above on the behavior of adult rats in the inhibitory avoidance and open field habituation tasks. The DXB acid metabolites producing learning deficits on aversive and spatial learning when infused 10 minutes before the training session of the tasks but not when infused immediatelly after training. The MMA injected 10 minutes before training provokes deficit only in the spatial task, and do not caused any effect on animals submitted to inhibitory avoidance task. The pretreatment with energetic substrates was the only effective on prevent the memory deficit caused by metabolites accumulating on MSUD or methylmalonic acidaemia. The prevention of the spatial memory deficit caused by a-hydroxyisovaleric acid was achieved by administration of creatine monohydrated or succinic acid. The creatine monohydrated was the only effective on prevention of learning deficit of open field habituation provoked by methylmalonic intrahippocampal administration. The results of cerebral glutamate uptake of 30 day-old rats showed a reduction of 25-50% by 30 min treatments with a-ketoisocaproic acid and a-hydroxy-b-methylvaleric acid, respectively. Differently, the a-hydroxyisovaleric acid elevated by 110% the glutamate uptake and the creatine monohydrated pretreatment (1mM) was effective on prevented this effect. We veryfied that cellular viability of cerebral cortical slices incubated with acid metabolites of MSUD was normal when the studies on cellular viability were performed by MTT method and by mean of the LDH activity in the incubation bath of the cells. The results of cerebral glutamate uptake of 30 day-old rats showed a reduction of 25- 50% by 30 min treatments with a-ketoisocaproic acid and and a-hydroxy-b- methylvaleric acid, respectively. Differently, the a-hydroxyisovaleric acid elevated by 110% the glutamate uptake on cortical slices of yang rats, and the creatine monohydrated pretreatment was effective on the prevention of this effect. In conclusion, our results pointing to strong alterations on learning of animals treated with MSUD acids metabolites on aversive and non aversive tasks., and suggest that non essential alterations occur on learning of animals treated with methylmalonic acid, which may be of value to elucidate some aspects of the neurological dysfuncion occuring on these diseases. The behavioral deficits may be linked to a compromise on cerebral energetic metabolism because the pre treatment with energetic substrates was effective on prevention in memory deficits caused by HIV and MMA. Otherwise, focal effects on glutamatergic system may be the causative of learning deficits provoked by administration of CIC and HMV, it is reasonable because the uptake of glutamate was reduced on rats treated with these metabolites, and it is causative of elevation on neurotransmitter levels in the synaptic cleft.

A disfunção neurológica é um sintoma comum em pacientes com Doença do Xarope do Bordo. Entretanto, os mecanismos que levam à neuropatologia dessa doença são pouco conhecidos. Neste trabalho, nós investigamos os efeitos do ácido α-cetoisocapróico (CIC) na incorporação in vitro de proteínas do tipo filamento intermediário de córtex cerebral de ratos durante o desenvolvimento. Fatias de tecido de ratos de 09, 12, 15, 17, 21 e 60 dias foram incubadas com 32P-ortofosfato na presença ou na ausência de CIC. A fração citoesquelética foi isolada e a radioatividade incorporada nas proteínas de filamento intermediário foi medida. Nós observamos que o CIC diminui a incorporação in vitro de 32P nas proteínas estudadas até 12 dias, entretanto, a fosforilação aumentou nas fatias de tecido de ratos de 17, 21 e 60 dias e nenhuma alteração ocorreu nas fatias cerebrais dos animais de 15 dias. Nós também testamos a influência do sistema glutamatérgico na incorporação in vitro de 32P nas proteínas estudadas, incubando fatias de córtex cerebral na presença de glutamato, agonistas e antagonistas glutamatérgicos. O glutamato apresentou um efeito similar ao observado para o CIC na fosforilação das proteínas de filamento intermediário durante o desenvolvimento, mas não afetou a incorporação in vitro de 32P nas proteínas estudadas nos ratos de 60 dias, sugerindo que nos animais adultos o CIC aumenta a incorporação in vitro nas proteínas estudadas por outros mecanismos. Além disso, nós observamos que os agonistas glutamatérgicos ionotrópicos NMDA, AMPA e cainato mimetizam o efeito inibitório do CIC, enquanto os agonistas metabotrópicos 1S, 3R ACPD e L-AP4 não induziram alterações na incorporação in vitro de 32P nas proteínas de filamento intermediário estudadas nos animais de 09 dias. Nos ratos de 21 dias, somente os agonistas ionotrópicos NMDA e AMPA mimetizaram o efeito estimulatório do CIC. Também observamos que quando fatias de córtex cerebral de ratos de 09 e 21 dias foram incubadas com 1mM CIC seguidas de incubação com o DL-AP5, um antagonista específico para receptores NMDA, ou com CNQX, antagonista de receptores ionotrópicos AMPA e cainato, o efeito inibitório ou estimulatório do ácido na fosforilação in vitro de ratos de 09 e 21 dias foi revertido. Estes resultados demonstram que o CIC, nas mesmas concentrações encontradas no sangue de crianças afetadas por DXB, altera o sistema de fosforilação associado com as proteínas do citoesqueleto, via sistema glutamatérgico, de maneira regulada pelo desenvolvimento. Portanto, é provável que a alteração de fosforilação das proteínas de citoesqueleto cerebral seja importante para o entendimento da patofisiologia da disfunção neuronal e das alterações estruturais observadas do SNC dos pacientes com DXB.

Orientadores : Marlene Rita de Queiroz, Jose Mauricio Aguirre / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Agricola / Made available in DSpace on 2018-08-15T16:47:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Germer_SilviaPimentelMarconi_D.pdf: 3106531 bytes, checksum: 5c0baacdb09bcd349e61c08612e69b00 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: O presente estudo teve por objetivo avaliar a industrialização de cultivares da persicultura paulista na forma de fruta passa empregando-se processo combinado de pré-secagem osmótica (PSO) e secagem convencional com ar quente (SC). Avaliou-se a aptidão das cultivares Douradão, Régis, Aurora-1 e Diamante na PSO com xarope de sacarose (65 °Brix, 45 °C, 6 h), seguida de SC (65 °C, 1,5 m/s). As cultivares Regis e Aurora-1 apresentaram melhores desempenhos globais (facilidade no preparo, bom rendimento de processo e boa aceitação sensorial). Empregando-se o delineamento central composto rotacional, investigou-se a influência da temperatura (30 / 50 ºC) e da concentração do xarope (45 / 65 °Brix) na PSO da cultivar Aurora-1 (fatias e metades). Pesquisaram-se as variações físicas e químicas das frutas, os parâmetros perda de massa (PM) e perda de água (PA), e o desempenho sensorial dos produtos. Modelaram-se os resultados usando a metodologia de Superfície de Resposta, obtendo-se os seguintes modelos matemáticos significativos (p<0,05) e preditivos: teores de sólidos solúveis, teores de açúcares totais e não redutores, acidez titulável, L* de cor e PA para as fatias; e dos teores de sólidos solúveis, L* de cor, PA e PM para as metades. Os maiores valores de PA e melhores desempenhos sensoriais foram obtidos nas seguintes faixas: 50 a 54,1 °C e 45 a 65 °Brix para as fatias e 50 a 54,1 °C e 55 a 65 °Brix para as metades. Avaliaram-se, em seguida, dois métodos de recondicionamento (RC) do xarope na PSO de fatias de pêssego: (1) por peneiramento, concentração a vácuo e reposição de xarope; (2) idem, acrescentando-se a operação de filtração. Os ensaios consistiram de 15 ciclos de PSO (50 °C, 65 °Brix, relação xarope: fruta de 4:1) com RC e reuso (RU), seguidos de secagem complementar (SC) (65 °C; 5 h). Análises físicas, químicas e microbiológicas foram realizadas nos xaropes, na matéria-prima e na fruta seca. Determinaram-se os parâmetros PA e incorporação de sólidos (IS), e avaliaram-se sensorialmente os produtos. As cargas microbianas permaneceram baixas. Não houve influência do RC/RU nos parâmetros PA e IS, nem no sabor e na textura sensorial. O RC/RU favoreceu a manutenção da cor amarela do produto. Os métodos apresentaram desempenhos semelhantes. Na seqüência, avaliou-se o desempenho sensorial de compotas de pêssego preparadas com os xaropes da etapa anterior, após 15 ciclos de PSO com RC/RU. Foram três formulações de calda preparadas com: (A) xarope do método (1); (B) xarope do método (2); (C) xarope novo. Não houve diferença significativa (p<0,05) entre os tratamentos quanto à turbidez da calda e à cor da fruta. Quanto ao sabor, os tratamentos A e C resultaram significativamente (p<0,05) superiores ao B. Avaliou-se, finalmente, a viabilidade econômica de uma unidade produtora de pêssego e abacaxi passa (1300 kg de fruta / dia) pelo processo combinado PSO/SC empregando-se o RC/RU do xarope (método 1) por 15 ciclos. Determinaram-se investimentos iniciais, capital de giro, custos e receitas totais. A lucratividade foi avaliada, empregando-se análise de fluxo de caixa, desconsiderando-se capitais de terceiros. A taxa interna de retorno (TIR) foi de 34%, e o valor presente líquido (VPL) obtido indica duplicação do capital em 20 anos. Os resultados apontam para a viabilidade econômica do projeto / Abstract: The objective of the present study was to evaluate the industrialization of peach cultivars from the State of São Paulo, Brazil, in the semi-dried form, using a combined process involving osmotic pre-drying (OPD) and conventional hot air drying (CD). The aptness of the cultivars Douradão, Régis, Aurora-1 and Diamante was evaluated, using OPD with sucrose syrup (65 °Brix, 45 °C, 6 h) followed by CD (65 °C, 1.5 m/s). The cultivars Regis and Aurora-1 showed the best overall performances (ease of preparation, good process yield and good sensory acceptance). A central compound rotary design was used to investigate the influence of temperature (30 / 50 °C) and sucrose concentration (45 / 65 ºBrix) in the OPD of the Aurora-1 cultivar (slices and halves). The physical and chemical variation of the fruits, the mass loss (ML) and water loss (WL) parameters, and the sensory performance of the products were investigated. The results were modeled using response surface methodology, obtaining the following significant (p<0.05) and predictive mathematical models: for the slices - soluble solids contents, total and non-reducing sugar contents, titratable acidity, L* of color and WL; and for the halves - soluble solids contents, L* of color, WL and ML. The highest values for WL and the best sensory performances were obtained in the following ranges: for the slices - 50 to 54.1 °C and 45 to 65 °Brix; and for the halves - 50 to 54.1 °C and 55 to 65 °Brix. Two reconditioning (RC) methods for the syrup used in the OPD of the peach slices were also evaluated: (1) by sieving, vacuum concentration and replacement of the syrup; (2) idem plus a filtration operation. The trials consisted of 15 OPD cycles (50 °C, 65 °Brix, syrup: fruit ratio of 4: 1) with RC and reuse (RU), followed by complementary drying (CD) (65 °C; 5 h). Physical, chemical and microbiological analyses were carried out on the syrups, raw material and dried fruit. The parameters WL and solids incorporation (SI) were determined and a sensory evaluation of the products was carried out. The microbial loads remained low and RC/RU had no influence on the parameters of WL and SI, nor on the sensory flavor or texture. RC/RU favored maintenance of the yellow color of the product and the methods showed similar performances. In sequence, the sensory performance of peach preserves prepared with the syrups from the previous step after 15 cycles of OPD with RC/RU was evaluated. Three syrup formulations were used for the preserves: (A) syrup from method (1); (B) syrup from method (2); and (C) freshly prepared syrup. There were no significant (p<0.05) differences between the treatments with respect to cloudiness of the syrup and fruit color, but with respect to flavor, treatments A and C were significantly (p<0.05) superior to B. Finally, the economic feasibility of a dried peach and pineapple producing unit (1300 kg fruit / day) using the combined OPD/CD process with syrup RC/RU (method 1) for 15 cycles, was evaluated. The initial investment, turnover capital, costs and total income were determined. Profitability was evaluated by analyzing the cash flow and ignoring third party capital. The return of investment (ROI) was 34% and the net present value (NPV) obtained indicated duplication of the capital in 20 years. These results indicated the economic feasibility of the project / Doutorado / Tecnologia Pós-Colheita / Doutor em Engenharia Agrícola