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Previous issue date: 2013-11-16 / Outras / Electron paramagnetic resonance (EPR) spectroscopy of spin labels was used to
study the main structural accommodations of environment-sensitive probes in the bilayers of
saturated phosphatidylcholines with acyl chains lengths ranging from 16 to 22 carbon atoms.
The more detailed analysis were made on the spin probe 5-doxyl methyl stearate (5-DMS)
whose EPR spectra allowed to identify two distinct spectral components in thermodynamic
equilibrium at temperatures below and above the main phase transition. The EPR spectroscopy
distinguishes two components associating lower motion with higher polarity (denoted
component 1) and higher motion with lower polarity (component 2), which may be assigned
to one shallow (more rigid structure) and one deep population of spin probe, respectively.
At temperatures until 22◦C only one spectral component can be noted in the spectra whereas
at 30◦C the component 1 coexists with an appreciable fraction of component 2. In the
liquid-crystalline phase the 5-MSL showed two spectral components for all studied lipids in
the entire range of measured temperatures. An accurate analysis of EPR spectra, performed
using two fitting programs (NLLS and EPRSIM), allowed us to obtain the thermodynamic
profile to these major probe accommodations. Focusing the analysis on two-component EPR
spectra, it was studied the influences of cholesterol and a membrane permeation enhancer
on the mobility and distribution of spin label on these two main bilayer environments.
Parte II
Cutaneous leishmaniasis is a neglected tropical disease that infects millions of
people worldwide, representing a serious public health problem. The current treatment is
based on chemotherapy, using pentavalent antimonials compounds, which cause serious side
effects. Electron paramagnetic resonance (EPR) spectroscopy of the spin-label analog of
stearic acid (5-DSA ) was used to monitor the effect of the terpenes α-terpineol, 1,8-cineole,
III
(+)-limonene and nerolidol on the plasma membrane fluidity of Leishmania amazonensis
promastigotes. Cytotoxic effects on the parasite were also measured to investigate the relationship
between the cytotoxic potential of terpenes and their ability to alter membrane
fluidity. All terpenes increased the fluidity of the cellular membrane, without significant differences
at higher concentrations. However, the minimum concentration required to cause a
change in the membrane was very different between the terpenes and similar to that caused
50% growth inhibition (IC50) showing a correlation between membrane alterations and cytotoxicity.
The IC50 values of terpenes analyzed showed the following relationship: nerolidol
< (+)-limonene < α-terpineol < 1,8-cineole, with an IC50 of 8 μM for nerolidol and 4700 μM
to 1,8- cineole. The EPR spectra of the maleimide derivative spin label (6-MSL) covalently
attached to the Leishmania membrane proteins indicated that the terpenes essentially do not
alter the dynamics of protein backbone and only increase the mobility of the nitroxide side
chain. Cell lysis was not detected at cytotoxic concentrations, as measured by the presence
of spin-labeled membrane fragments. Since the terpenes are considered potent skin permeation
enhancers with low irritation potential, this work suggests checking the possibility of
terpenes applications in the treatment of tegumentary leishmaniasis, where terpenes could
perhaps perform a dual action of be an active principle and at the same time facilitate the
penetration of other molecules with antileishmanial activity. / Parte I
A espectroscopia de Ressonˆancia Paramagn´etica Eletrˆonica (RPE) de marcadores
de spin foi usada para estudar as principais acomoda¸c˜oes estruturais de sondas sens´ıveis ao
ambiente nas bicamadas de fosfatidilcolinas com cadeias acilas saturadas e de comprimentos
variando de 16 a 22 ´atomos de carbono. A an´alise mais detalhada foi feita sobre o marcador
de spin 5-metil doxil estearato (5-DMS), cujos espectros de RPE permitiram identificar dois
tipos distintos de componentes espectrais em equil´ıbrio termodinˆamico para temperaturas
abaixo e acima da principal transi¸c˜ao de fase. A espectroscopia de RPE distingue duas componentes
associando menor movimento com maior polaridade (denotado como componente
1) e maior movimento, com menor polaridade (componente 2), as quais podem ser atribu´ıdas
a duas popula¸c˜oes de marcadores, sendo uma pr´oxima (estrutura mais r´ıgida) e outra
longe da regi˜ao polar da membrana, respectivamente. Em temperaturas de at´e 22◦C apenas
uma componente pode ser observada nos espectros enquanto que a 30◦C a componente 1
coexiste com uma fra¸c˜ao significativa da componente 2. Na fase l´ıquido-cristalina o 5-DMS
mostrou duas componentes espectrais para todos os lip´ıdios estudados e em todo o intervalo
de temperatura medido. Uma an´alise acurada dos espectros de RPE, realizadas utilizando
dois programas de ajuste (NLLS e EPRSIM), permitiu-nos obter o perfil termodinˆamico
para estas principais acomoda¸c˜oes do marcador. Focalizando nossa an´alise sobre espectros
de RPE de duas componentes e usando o mesmo modelo de simula¸c˜ao dos espectros, foi
estudada a influˆencia do colesterol e um modificador de permea¸c˜ao de mol´eculas atrav´es da
pele, examinando principalmente a mobilidade e a distribui¸c˜ao do marcador de spin nesses
dois principais ambientes da bicamada.
Parte II
A leishmaniose cutˆanea ´e uma doen¸ca tropical negligenciada que infecta milh˜oes
de pessoas em todo mundo, representando um grave problema de sa´ude p´ublica. O tra-
I
tamento atual, baseado em quimioterapia, utiliza compostos pentavalentes antimoniais que
causam s´erios efeitos colaterais. A espectroscopia de Ressonˆancia Paramagn´etica Eletrˆonica
(RPE) do marcador de spin an´alogo do ´acido este´arico (5-DSA) foi utilizada para monitorar
o efeito dos terpenos α-terpineol, 1,8-cineol, (+)-limoneno e nerolidol sobre a fluidez da
membrana plasm´atica de promastigotas de Leishmania amazonensis. Os efeitos citot´oxicos
sobre os parasitas tamb´em foram medidos para investigar as rela¸c˜oes entre os potenciais citot
´oxicos dos terpenos e suas capacidades de alterar a fluidez da membrana. Todos os terpenos
aumentaram a fluidez da membrana celular, sem diferen¸cas significativas para concentra¸c˜oes
mais elevadas. Entretanto, a concentra¸c˜ao m´ınima necess´aria para causar a altera¸c˜ao na
membrana foi muito diferente entre os terpenos e semelhante daquela que causou 50% de
inibi¸c˜ao do crescimento (IC50), denotando uma correla¸c˜ao entre altera¸c˜oes na membrana e
citotoxicidade. Os valores de IC50 dos terpenos analisados seguiram a rela¸c˜ao nerolidol <
(+)-limoneno < α-terpineol < 1,8-cineol, com um IC50 de 8 μM para o nerolidol e 4700 μM
para o 1,8-cineol. Os espectros de RPE do marcador de spin derivado do maleimido (6-MSL)
covalentemente ligado `as prote´ınas de membrana da Leishmania indicaram que os terpenos
essencialmente n˜ao alteram a dinˆamica do esqueleto prot´eico e apenas aumentam a mobilidade
da cadeia lateral do nitr´oxido. A lise celular n˜ao foi detectada nas concentra¸c˜oes de
citotoxicidade, quando medida pela presen¸ca de fragmentos de membranas marcadas. Como
os terpenos s˜ao considerados potentes facilitadores da permea¸c˜ao atrav´es da pele com baixo
potencial de irrita¸c˜ao, este trabalho sugere a realiza¸c˜ao de testes para verificar a possibilidade
de aplica¸c˜oes no tratamento da Leishmaniose tegumentar, onde os terpenos talvez pudessem
desempenhar uma a¸c˜ao dupla, de ser um principio ativo e ao mesmo tempo facilitar a
penetra¸c˜ao de outras mol´eculas com atividade leishmanicida.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.bc.ufg.br:tede/3559 |
| Date | 16 November 2013 |
| Creators | Camargos, Heverton Silva de |
| Contributors | Alonso, Antônio, Alonso, Antônio, Nakamura, Celso Vataru, Ruggiero Neto, João, Dorta, Miriam Cristina Leandro, Anjos, Jorge Luiz Vieira dos |
| Publisher | Universidade Federal de Goiás, Programa de Pós-graduação em Física (IF), UFG, Brasil, Instituto de Física - IF (RG) |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFG, instname:Universidade Federal de Goiás, instacron:UFG |
| Rights | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/, info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | 8906790011015971912, 600, 600, 600, 600, -4029658853652049306, 4652787352762697830, 7717360825984186071 |
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