Cigarette smoking is a complex mixture of many constituents identified, among them reactive substances (reactive oxygen and nitrogen species), which are capable of initiating or promoting oxidative damage. Lungs and brain are affected by cigarette smoke exposure. Exposure to cigarette smoke is related to development of diseases in children and adults. However, children are more susceptible than adults to damage caused by cigarette smoke. Thus, the use of antioxidants is a good alternative to protect tissues of oxidative damage caused by cigarette smoke exposure. Diphenyl diselenide [(PhSe)2] is an organoselenium compound that presents pharmacological effects, among them the antioxidant effect. Nevertheless, the mechanism involved in antioxidant effect of (PhSe)2 was not been elucidated. Therefore, this study was performed to study the effects of cigarette smoke passive exposure in lungs and brain of rat pups in two experimental protocols of oxidative stress. Moreover, the antioxidant effect of (PhSe)2 in these experimental protocols was studied. Besides, the mechanisms involved in the antioxidant effect of (PhSe)2 were investigated. Rat pups that were exposed to two experimental protocols were used. In a first experimental protocol (P1), the effect of exposure to one, two and three cigarettes during the first, second and third weeks of live, respectively, was studied. In a second experimental protocol (P2), the effect of exposure to four, five and six cigarettes during the first, second and third weeks of life, respectively, was carried out. The duration of each exposure was 15 min. Animals were exposed to cigarette smoke during 20 days (3 weeks). Immediately before each exposure, animals that were treated with (PhSe)2 received daily an oral dose of 0.5 mg/kg. At the end of the experimental exposure period (3 weeks), rat pups were euthanized, and lungs and brain were removed for analyses of lipid peroxidation, enzymatic antioxidant defenses (superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT), glutathione reductase (GR), glutathione peroxidase (GPx), glutathione S-transferase (GST) activities) and non-enzymatic defenses (non-protein thiols (NPSH) and ascorbic acid levels). Rat pups were daily weighed, before each exposure. The weight of animals was not changed after cigarette smoke exposure neither to P1 nor to P2. In both experimental protocols, animals that were exposed to cigarette smoke showed an increase in lipid peroxidation in lungs. In brain, an increase in thiobarbituric acid reactive species (TBARS) was observed only in P2. Levels of non-enzymatic antioxidant defenses decreased in lungs of animals exposed to P1 and P2. In brain, exposure to P1 increased ascorbic acid levels and exposure to P2 reduced NPSH and ascorbic acid levels. Enzymatic antioxidant defenses changed in P2 in lungs of rat pups. In brain, the activity of CAT was reduced after exposure to P1, while SOD and CAT activities were decreased after exposure to P2. Treatment with (PhSe)2 restored the oxidative damage caused by cigarette smoke exposure in lungs and brain of rat pups. Moreover, NPSH levels, ascorbic acid content and GST activity showed an increase per se in lungs of animals treated with (PhSe)2. The mechanisms involved in antioxidant effect of (PhSe)2 (1 - 50 μM) were studied. To this end,
dehydroascorbate (DHA) reductase and GST activities were determined. (PhSe)2 at concentration of 5 μM demonstrated DHA reductase and GST-like activities. Furthermore, the scavenger effect of 2,2 -diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH ) radical and 2,2 -azino-bis(3-ethylbenzthiazoline-6-sulfonic acid) (ABTS +) radicals, and the protection of Fe2+ autooxidation were studied. However, the compound had no scavenger effect or protected Fe2+ autooxidation, discarding that these mechanisms are involved in the antioxidant effect of (PhSe)2. Synthesis of glutathione (GSH) was also studied as a possible mechanism involved in antioxidant effect of (PhSe)2. For this, buthionine sulfoximine (BSO), a substance that inhibits γ-glutamilcystheine synthase activity, an enzyme involved in the synthesis of GSH was used. BSO blocked the protective effect of (PhSe)2 in reducing NPSH levels caused by cigarette smoke passive exposure in lungs and liver of rat pups. In this study it was concluded that (PhSe)2 had antioxidant effect by different mechanisms. The action of (PhSe)2 to increase NPSH and ascorbic acid levels, and GST activity is one of mechanisms of the antioxidant effect of this compound. (PhSe)2 presented DHA reductase and GST-like activities, demonstrating a new mechanism of antioxidant effect of the compound. Furthermore, the synthesis of GSH is involved in the antioxidant role of (PhSe)2, since blocking the synthesis of GSH, presented the antioxidant effect of this compound. / A fumaça do cigarro é uma mistura complexa de diversos constituintes identificados, entre eles, substâncias reativas (espécies reativas de oxigênio e nitrogênio), as quais podem estar relacionadas com o desenvolvimento de várias doenças em adultos e crianças. Os pulmões e cérebro estão entre os órgãos mais afetados pela exposição à fumaça do cigarro. Entretanto, as crianças são mais suscetíveis aos danos causados pela exposição passiva à fumaça do cigarro do que os adultos. Para proteger os tecidos do dano oxidativo causado por esta exposição são utilizados antioxidantes. O disseleneto de difenila [(PhSe)2] é um composto orgânico de selênio que apresenta diversos efeitos farmacológicos descritos, entre eles, o antioxidante. Entretanto, o mecanismo pelo qual este composto exerce seus efeitos antioxidantes ainda não foi elucidado. Portanto, o presente trabalho visa estudar os efeitos da exposição passiva à fumaça do cigarro nos pulmões e no cérebro de ratos jovens, em dois protocolos experimentais de estresse oxidativo, e verificar o papel protetor do (PhSe)2 nestes protocolos. Além disso, investigaram-se os mecanismos envolvidos no efeito antioxidante desse composto. Para isso, foram utilizados ratos jovens que foram submetidos a dois protocolos experimentais de estresse oxidativo. Em um primeiro protocolo experimental (P1) verificou-se o efeito da exposição passiva à fumaça de um, dois e três cigarros nas primeira, segunda e terceira semanas de vida, respectivamente. Em um segundo protocolo experimental (P2) foi verificado o efeito da exposição passiva à fumaça de quatro, cinco e seis cigarros nas primeira, segunda e terceira semanas de vida, respectivamente. Todos os animais em ambos os protocolos experimentais foram expostos à fumaça do cigarro diariamente, 15 minutos cada exposição, por um período de 20 dias. O animais que foram tratados com o (PhSe)2, receberam diariamente pela via oral a dose de 0,5 mg/kg, imediatamente antes de cada exposição. No 21° dia, os animais foram eutanasiados e os pulmões e cérebro foram retirados para a análise da peroxidação lipídica (níveis de espécies reativas ao ácido tiobarbitúrico TBARS), das defesas antioxidantes enzimáticas (atividade das enzimas superóxido dismutase (SOD), catalase (CAT), glutationa redutase (GR), glutationa peroxidase (GPx) e glutationa S-transferase (GST)), das defesas antioxidantes não-enzimáticas (níveis de tióis não-protéicos (SHNP) e ácido ascórbico) e da atividade da δ-aminolevulinato desidratase (δ-ALA-D). Os animais foram pesados diariamente, antes de cada exposição. O peso dos animais não alterou após a exposição à fumaça do cigarro em nenhum grupo experimental, em nenhum dos protocolos. Nos P1 e P2, os animais que foram expostos à fumaça do cigarro apresentaram um aumento da peroxidação lipídica no pulmão. Entretanto no cérebro, o aumento no TBARS foi verificado apenas no P2. Em relação às defesas antioxidantes não-enzimáticas, foi observado uma redução nos níveis dos parâmetros estudados nos animais expostos ao P1 e P2. Enquanto no cérebro, a exposição ao P1 aumentou os níveis de ácido ascórbico e a exposição ao P2 reduziu os níveis de SHNP e de ácido ascórbico. Quanto às defesas antioxidantes enzimáticas, elas alteraram no pulmão apenas no P2. No cérebro, a atividade da CAT reduziu após a exposição ao P1, e a exposição ao P2 reduziu a atividade da CAT e da SOD. A atividade da δ-ALA-D foi alterada no P1 no pulmão e no P2 no cérebro. O tratamento com (PhSe)2 restaurou os danos causados pela exposição passiva à fumaça do cigarro nos pulmões e cérebro dos ratos jovens. Além disso, os níveis de SHNP, o conteúdo de ácido ascórbico e a atividade da GST apresentaram um aumento per se nos pulmões dos animais tratados com (PhSe)2. Para estudar o mecanismo pelo qual o (PhSe)2 apresentou efeito antioxidante, verificou-se o efeito mimético in vitro deste composto orgânico de selênio (1 - 50μM) na atividade das enzimas dehidroascobato (DHA) redutase e GST. O (PhSe)2 a partir da concentração de 5μM apresentou efeito mimético da atividade destas enzimas. Além disso, estudou-se o efeito do (PhSe)2 (10 - 50μM) como scavenger dos radicais 1,1-difenil-2-picril-hidrazil (DPPH ) e 2,2 -azino-bis(3-etilbenztiazolina-6-ácido sulfônico) (ABTS +), e na proteção da auto-oxidação do Fe2+. Entretanto, o composto não apresentou efeito scavenger, nem protegeu da auto-oxidação do Fe2+, descartando que esses mecanismos estariam envolvidos na ação antioxidante do composto. O envolvimento na síntese da glutationa (GSH) também foi estudado na tentativa de explicar os mecanismos pelos quais o (PhSe)2 apresenta efeito antioxidante. Para isso, foi utilizado a butionina sulfoximina (BSO), uma substância que inibe a γ-glutamilcisteína sintetase, uma enzima envolvida na síntese da GSH. Verificou-se que o BSO bloqueou o efeito protetor do (PhSe)2 na redução dos níveis de SHNP provocada pela exposição passiva à fumaça do cigarro no pulmão e fígado de ratos jovens. Com o presente trabalho conclui-se que o (PhSe)2 apresenta efeito antioxidante por diferentes mecanismos. A ação do (PhSe)2 em aumentar os níveis de SHNP, ácido ascórbico e a atividade da GST é um dos mecanismos do efeito antioxidante deste composto. O (PhSe)2 apresentou atividade DHA redutase e GST-like, demonstrando um novo mecanismo do efeito antioxidante do composto. Além disso, a síntese da GSH está envolvida no efeito antioxidante do (PhSe)2, uma vez que, bloqueando a síntese da GSH, ocorre um bloqueio no efeito antioxidante do composto.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufsm.br:1/4411 |
| Date | 09 September 2009 |
| Creators | Luchese, Cristiane |
| Contributors | Nogueira, Cristina Wayne, Emanuelli, Tatiana, Fighera, Michele Rechia, Moresco, Rafael Noal, Posser, Thais |
| Publisher | Universidade Federal de Santa Maria, Programa de Pós-Graduação em Ciências Biológicas: Bioquímica Toxicológica, UFSM, BR, Bioquímica |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSM, instname:Universidade Federal de Santa Maria, instacron:UFSM |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | 200800000002, 400, 300, 300, 300, 300, 300, 300, 0186436d-f662-4a5e-b36e-8c8ab8e10bf8, 9437b80f-d950-4e58-9eaf-a44274a1c791, 139678bd-89b0-44b8-961c-2a123b18d381, f64f9f4e-453c-4815-b387-e5d934f164f9, a16e26e5-668f-47dc-9fdb-49432a4e2274, 2aa1e6dc-afb2-404c-a670-97533fe274d3 |
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